Способ и устройство для изготовления многослойных высокопрочных армированных волокном строительных цементных панелей с повышенным содержанием волокна

Способ и устройство для изготовления многослойных высокопрочных армированных волокном строительных цементных панелей с повышенным содержанием волокна

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к непрерывному способу и соответствующему устройству для изготовления строительных панелей с применением затвердевающей суспензии и, более конкретно, к способу изготовления армированных цементных панелей, называемых в соответствии с настоящим описанием строительными цементными панелями (СЦП) (также известными под названием строительных панелей из цемента), в которых дискретные волокна используют в сочетании с быстроотверждающейся суспензией, что обеспечивает высокую прочность на изгиб и жесткость. Изобретение также относится к СЦП панели, изготовляемой в соответствии с настоящим изобретением.

Цементные панели применяют в строительной промышленности для изготовления внутренних и внешних стен жилых и/или коммерческих конструкций. Преимущества таких панелей включают устойчивость к воздействию влаги по сравнению со стандартными стеновыми панелями, на основе гипса. Тем не менее, недостатком таких традиционных панелей является то, что они не обладают достаточной структурной прочностью, которая была бы сходна или превышала структурную прочность строительной фанеры или ориентированно-стружечной плиты (ОСП).

Обычно, цементные панели, изготовляемые в соответствии с существующим уровнем техники, включают по меньшей мере один отвержденный слой цементного или гипсового композиционного материала, находящийся между слоями армирующего или стабилизирующего материала. В некоторых случаях, армирующий или стабилизирующий материал представляет собой непрерывную сеть из стекловолокна или ее аналог; в других случаях используют короткие дискретные волокна, вводимые в цементную основу в качестве армирующего материала. Обычно, в первом случае, сетку, свернутую в рулон, разворачивают и укладывают в виде листа между слоями затвердевающей суспензии или на них. Примеры способов, применяемых для изготовления традиционных цементных панелей, описаны в патентах США №4420295, 4504335 и 6176920, содержание которых включено в настоящее описание по ссылке. Кроме того, общее описание других гипсово-цементных композиций дано в патентах США №5685903, 5858083 и 5958131.

Одним из недостатков традиционных способов изготовления цементных панелей, в которых применяют наращивание нескольких слоев суспензии и дискретных волокон с целью получения панели желаемой толщины, является отсутствие тщательного и равномерного распределения дискретных волокон, вводимых в суспензию в виде листа или полотна, и, таким образом, армирующие свойства, которые по существу являются результатом взаимодействия между волокнами и матрицей, оказываются неодинаковыми по всей толщине панели, и зависят от толщины каждого слоя панели и ряда других факторов. При недостаточном пропитывании волокнистой структуры суспензией происходит плохое сцепление и взаимодействие между волокнами и матрицей, что приводит к изготовлению панели, имеющей низкую прочность. Также, в крайних случаях, в которых происходит явное расслоение цементной суспензии и волокна, плохое сцепление и недостаточно равномерное распределение волокна приводит к недостаточной степени использования волокон, что, в конечном итоге, приводит к изготовлению панели, имеющей низкую прочность.

Другой недостаток традиционных способов изготовления цементных панелей заключается в том, что полученные изделия имеют слишком высокую стоимость и как таковые не могут конкурировать с фанерными плитами для наружного использования/строительных работ или ориентированно-стружечными плитами (ОСП).

Одна из причин относительно высокой стоимости традиционных цементных панелей состоит в простоях производственной линии из-за преждевременного затвердевания суспензии, в особенности, в виде частиц или комков, которые ухудшают внешний вид получаемой панели и снижают эффективность производственного оборудования. Значительные наслоения преждевременно затвердевшей суспензии на производственном оборудовании требуют остановки производственной линии, что приводит к повышению стоимости готовых панелей.

Таким образом, существует необходимость в разработке способа и/или соответствующего устройства для изготовления армированных волокном цементных панелей, который позволяет изготавливать панель, конструкционные свойства которой сравнимы с конструкционными свойствами фанеры и ОСП, и который также позволяет снизить время простоя производственной линии, возникающее из-за преждевременного затвердевания частиц суспензии. Также имеется необходимость в разработке способа и/или соответствующего устройства для изготовления таких строительных цементных панелей, которые позволят более эффективно использовать материалы, составляющие панели, что позволяет снижать производственные затраты по сравнению с традиционными производственными способами.

Кроме того, описанная выше необходимость в разработке цементных строительных панелей, также называемых СЦП, сконструированных таким образом, что указанные панели в строительном окружении обладают свойствами, аналогичными свойствам фанеры и ОСП, означает, что эти панели должны быть пригодны для приколачивания гвоздями и для нарезки или обработки с помощью традиционных пил и других плотницких инструментов. Кроме того, СЦП панели должны отвечать строительным стандартам, регламентирующим прочность на сдвиг, несущую способность, набухание под действием воды и сопротивление горению, определяемыми в соответствии с принятыми способами испытаний, например, ASTM E72, ASTM 661, ASTM С1185 и ASTM E136, или эквивалентными тестами, применяемыми для определения характеристик строительных фанерных листов.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение позволяет решить вышеперечисленные задачи или превзойти вышеперечисленные требования, поскольку изобретение относится к многослойному способу изготовления строительных цементных панелей (СЦП или СЦП панелей) и к СЦП, изготовляемым таким способом. После проведения одной из первоначальных операций нанесения неплотно распределенных рубленых волокон или слоя суспензии на движущееся полотно, волокна распределяют по слою суспензии. При помощи устройства для заглубления, ранее нанесенные волокна смешивают с суспензией таким образом, что волокна распределяются внутри суспензии, после чего вновь наносят дополнительные слои суспензии, затем добавляют рубленые волокна, и затем вновь производят их внедрение. Этот цикл повторяют по мере необходимости для каждого слоя панели. По завершении способа, волокнистый компонент оказывается более равномерно распределенным внутри панели, что приводит к получению относительно прочных панелей, которые не содержат толстых листов армирующих волокон, обычно включаемых в цементные панели в соответствии с традиционными способами их изготовления. Кроме того, в полученные панели может быть включено повышенное по сравнению с традиционными панелями содержание волокон в слое суспензии.

В предпочтительном примере реализации, несколько слоев рубленых индивидуальных рыхлых волокон располагают на каждом слое нанесенной суспензии. Предпочтительная последовательность включает нанесение слоя рыхлых волокон либо на движущееся полотно, либо на имеющуюся суспензию, после чего наносят слой суспензии, а затем снова наносят слой волокон. Затем комбинацию волокно/суспензия/волокно подвергают заглублению с целью тщательного перемешивания волокон внутри суспензии. Было обнаружено, что эта процедура позволяет вводить и распределять относительно большое количество волокна внутри суспензии при использовании меньшего количества слоев суспензии. Таким образом, могут быть изготовлены СЦП панели, имеющие улучшенные прочностные характеристики, при одновременном упрощении оборудования, применяемого для изготовления панелей, и уменьшении времени технологической обработки.

Более конкретно, предложен способ изготовления строительных цементных панелей, изготовленных из по меньшей мере одного слоя цементной суспензии, армированной волокном; при этом указанный способ включает наличие движущегося полотна для каждого из указанных слоев суспензии; нанесение первого слоя индивидуальных рыхлых волокон на полотно; нанесение слоя затвердевающей суспензии на нанесенный первый слой индивидуальных рыхлых волокон; нанесение второго слоя индивидуальных рыхлых волокон на нанесенный слой затвердевающей суспензии; и активное заглубление обоих слоев индивидуальных рыхлых волокон в слой суспензии с целью распределения волокон по всей суспензии.

В соответствии с другим воплощением, представлено устройство для изготовления многослойной строительной цементной панели, которое включает раму конвейерного типа, поддерживающую движущееся полотно; первый участок распределения рыхлых волокон, находящийся в функциональном взаимодействии с рамой, предназначенный для нанесения рыхлых волокон на движущееся полотно; первый участок подачи суспензии, находящийся в функциональном взаимодействии с рамой, предназначенный для нанесения тонкого слоя затвердевающей суспензии на движущееся полотно так, что он полностью закрывает волокна. Устройство включает второй участок распределения рыхлых волокон, находящийся в функциональном взаимодействии с рамой, предназначенный для нанесения рыхлых волокон на суспензию. Устройство включает устройство для заглубления, находящееся в функциональном взаимодействии с рамой, предназначенное для перемешивания суспензии с целью заглубления волокон в суспензию.

В еще одном воплощении, предоставлен способ изготовления цементных панелей, в которые введено волокно, включающий:

применение первой формулы

для определения доли выступающей площади поверхности волокон первого слоя волокон, который осаждают на каждый слой затвердевающей суспензии получаемой панели;

применение второй формулы

для определения доли расчетной выступающей площади поверхности волокон второго слоя волокон, который осаждают на каждый слой затвердевающей суспензии получаемой панели;

предоставление требуемой объемной доли V_f суспензии от процентного содержания волокон в слое суспензии, армированной волокном;

установление по меньшей мере одного из диаметров d_f волокна и толщины t_l слоя суспензии, армированной волокном, в диапазоне 0,127-0,889 см (0,05-0,35 дюймов), и последующее распределение объемной доли V_f волокон в пропорции X_f общего количества волокон, показывающей сравнение количества волокон второго слоя по отношению к количеству волокон первого слоя, таким образом, что доля поверхностной площади волокон и доля поверхностной площади волокон для каждого слоя волокон составляет менее 0,65;

обеспечение общего количества рыхлых индивидуальных волокон в соответствии с вычисленной ранее долей поверхностной площади волокон;

обеспечение движущегося полотна;

нанесение первого слоя рыхлых индивидуальных волокон на полотно;

нанесение слоя затвердевающей суспензии на первый слой рыхлых индивидуальных волокон;

нанесение второго слоя рыхлых индивидуальных волокон на слой затвердевающей суспензии; и

заглубление рыхлых индивидуальных волокон в суспензию таким образом, что в каждом слое суспензии панели распределены несколько слоев волокон.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг.1 схематично показан вид в вертикальном разрезе устройства, пригодного для воплощения способа, предлагаемого согласно настоящему изобретению.

На Фиг.2 показан вид в перспективе участка подачи суспензии, пригодного для использования в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг.3 частично показан общий вид сверху устройства для заглебления, пригодного для использования в соответствии с настоящим изобретением.

На Фиг.4 частично показан вертикальный разрез строительной цементной панели, изготовляемой согласно настоящему изобретению.

На Фиг.5 схематично показан вид в вертикальном разрезе альтернативного устройства, применяемого для воплощения способа, альтернативного способу, показанному на Фиг.1.

На Фиг.6 схематично показан вид в вертикальном разрезе альтернативного устройства, применяемого для воплощения альтернативного способа.

НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ ВОПЛОЩЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг.1 схематично показана производственная линия для изготовления строительных панелей, которая обозначена общим обозначением 10. Производственная линия 10 включает опорную раму или формующий стол 12, имеющий несколько стоек 13 или других опор. Опорная рама 12 снабжена движущимся поддерживающим устройством 14, например, бесконечной конвейерной лентой, изготовленной из резиноподобного материала и имеющей гладкую, непроницаемую для воды поверхность; тем не менее, изобретение включает и использование пористых поверхностей. Как известно в данной области техники, опорная рама 12 может быть изготовлена из по меньшей мере одного столообразного сегмента, который может включать обозначенные стойки 13. Опорная рама 12 также включает основной приводной вал 16, расположенный на дальнем конце 18 рамы, и направляющий вал 20, расположенный на ближнем конце 22 рамы. Также, устройство предпочтительно включает по меньшей мере одно устройство 24 для направления и/или натяжения ленты, предназначенное для поддержания требуемого натяжения и положения поддерживающего устройства 14 на валках 16, 20.

Также, в соответствии с предпочтительным примером реализации, устройство для осуществления способа может включать полотно 26, изготовленное из крафт-бумаги, прокладочной бумаги и/или других полотен поддерживающего материала, предназначенное для поддержания суспензии перед затвердеванием, что известно в данной области техники; указанное полотно 26 может быть уложено на поддерживающее устройство 14 с целью его защиты и/или поддержания в чистоте. Тем не менее, изобретение может включать формование панелей, изготовляемых на производственной линии 10, непосредственно на поддерживающем устройстве 14. В последнем случае, предусматривают по меньшей мере одну установку 28 для промывки ленты. В соответствии с уровнем техники, движение поддерживающего устройства 14 вдоль опорной рамы 12 осуществляют при помощи сочетания двигателей, шкивов, ременных или цепных передач, которые приводят в движение основной приводной вал 16. Изобретение также включает регулировку скорости поддерживающего устройства 14 в соответствии с требованиями конкретного производства.

В соответствии с настоящим изобретением, изготовление строительной цементной панели начинают либо с нанесения слоя рыхлых рубленых волокон 30 или слоя суспензии на полотно 26. Преимущество нанесения волокон 30 перед первым нанесением суспензии состоит в том, что волокна оказываются заглубленными в панель вблизи внешней поверхности получаемой панели. Предлагаемая производственная линия 10 может включать различные устройства для нанесения и измельчения волокон; тем не менее, в предпочтительных системах применяют по меньшей мере одну рейку 31, на которой находятся несколько катушек 32 шнура, изготовленного из стекловолокна, и шнур 34 из каждой катушки направляют в участок или устройство для измельчения, также называемый измельчителем 36.

Измельчитель 36 включает вращающийся ножевой вал 38, в котором закреплены лезвия 40, выступающие в радиальном направлении, расположенные перпендикулярно поперечному направлению поддерживающего устройства 14; измельчитель расположен вплотную к опорному валку 42, и их вращательное движение скоординировано. В предпочтительном примере реализации, ножевой вал 38 и опорный валок 42 находятся в относительно плотном взаимодействии, так что вращение ножевого вала 38 вызывает вращение опорного валка 42; тем не менее, изобретение включает и обратное взаимодействие указанных валов. Кроме того, на опорный валок 42 предпочтительно нанесено покрытие из эластичного поддерживающего материала, на поверхности которого происходит измельчение шнуров 34 на сегменты под действием лезвий 40. Длина рубленых волокон определяется расстоянием между лезвиями 40 на валке 38. Как видно из Фиг.1, измельчитель 36 расположен выше поддерживающего устройства 14 возле ближнего конца 22 механизма, что позволяет максимально использовать длину производственной линии 10. По мере измельчения волокнистых шнуров 34, волокна 30 свободно распределяются по полотну 26 поддерживающего устройства.

Затем, в участок загрузки суспензии или питатель 44 суспензии загружают запас 46 суспензии, поступающий из удаленного смесителя 47, например, загрузочного бункера, накопителя или подобного устройства. В соответствии с настоящим изобретением, в начале способа также может быть выполнено первоначальное нанесение суспензии на поддерживающее устройство 14. Несмотря на то, что изобретение включает использование различных затвердевающих суспензий, предлагаемый способ, в частности, предназначен для изготовления строительных цементных панелей. Как таковая, суспензия предпочтительно включает различные количества портландцемента, гипса, агрегатов, воды, ускорителей затвердевания, пластификаторов, вспенивающих добавок, наполнителей и/или других ингредиентов, хорошо известных в данной области техники и описанных в перечисленных выше патентах, содержание которых включено в настоящее описание по ссылке. Относительные количества указанных ингредиентов, включая отсутствие некоторых из них или добавление некоторых других ингредиентов, могут быть изменены в зависимости от конкретного применения.

Несмотря на то, что изобретение может включать использование питателей 44 суспензии, имеющих различные конструкции, обеспечивающие равномерное распределение тонкого слоя суспензии 46 на движущемся поддерживающем устройстве 14, предпочтительный питатель 44 суспензии включает основной дозирующий вал 48, расположенный перпендикулярно направлению движения поддерживающего устройства 14. Дополнительный или опорный вал 50 расположен параллельно вплотную к дозирующему валу 48 и находится с ним во вращательном взаимодействии, в результате чего между указанными валами образуется захват 52. Пара боковых стенок 54, предпочтительно изготовленных из неприлипающего материала, например, Тефлона^® или подобного ему материала, предотвращает выход суспензии 46, заливаемой в захват 52, за пределы питателя 44.

Важная особенность настоящего изобретения состоит в том, что питатель 44 позволяет наносить равномерный, относительно тонкий слой суспензии 46 на движущееся поддерживающее устройство 14 или полотно 26 поддерживающего устройства. Подходящая толщина слоя составляет приблизительно от 0,127-0,5 см (0,05 дюйма до 0,20 дюйма). Тем не менее, при изготовлении предпочтительной четырехслойной строительной панели, получаемой в соответствии с предлагаемым способом, и при условии, что подходящая толщина строительной панели составляет приблизительно 1,27 см (0,5 дюйма), особенно предпочтительная толщина слоя суспензии составляет приблизительно 0,3175 см (0,125 дюйма).

Из Фиг.1 и Фиг.2 видно, что для получения вышеуказанной толщины слоя суспензии, питатель 44 суспензии обладает некоторыми особенностями. Во-первых, для обеспечения равномерного нанесения суспензии 46 по всему полотну 26, суспензию вводят в питатель 44 через гибкий трубопровод 56, расположенный в раздаточном устройстве 58, совершающем возвратно-поступательное движение в боковом направлении, присоединенном через кабель и приводимом в движение посредством гидропривода, конструкция которого хорошо известна в данной области техники. Суспензия, направляемая из гибкого трубопровода 56, затем поступает в питатель 44, совершая возвратно-поступательные движения, и заполняет резервуар 59, ограниченный валами 48, 50 и боковыми стенками 54. Слой суспензии 46 извлекают из резервуара благодаря вращению дозирующего вала 48.

Затем, для регулировки толщины слоя суспензии 46, извлекаемой из резервуара питателя 57 на внешнюю поверхность 62 основного дозирующего вала 48, чуть выше и/или чуть ниже по направлению движения от вертикальной центральной линии основного дозирующего вала 48 располагают валок 60, задающий или контролирующий толщину. Другой связанной с изобретением особенностью валка 60, контролирующего толщину, является то, что он позволяет работать с суспензиями, имеющими различные и постоянно изменяющиеся вязкости. Основной дозирующий вал 48 приводят в движение в том же самом направлении "Т", что и направление движения поддерживающего устройства 14 и полотна 26 поддерживающего устройства, и вращательное движение основного дозирующего вала 48, опорного вала 50 и валка 60, контролирующего толщину, задают в одном направлении, что позволяет свести к минимуму возможность преждевременного застывания суспензии на соответствующих движущихся внешних поверхностях. По мере того, как суспензия 46 движется на внешней поверхности 62 по направлению к полотну 26 поддерживающего устройства, поперечно расположенная снимающая проволока 64, находящаяся между основным дозирующим валом 48 и полотном 26 поддерживающего устройства, обеспечивает полное нанесение суспензии 46 на полотно поддерживающего устройства и предотвращает ее движение в обратном направлении к захвату 52 и резервуару 59 питателя. Снимающая проволока 64 также способствует освобождению основного дозирующего вала 48 от преждевременно застывающей суспензии и поддерживает образование относительно равномерного полотна суспензии.

Второй измельчительный участок или измельчительное устройство 66, предпочтительно, идентичное измельчителю 36, расположено вниз по направлению движения от питателя 44 и обеспечивает нанесение второго слоя волокон 68 на суспензию 46. В предпочтительном примере реализации, в измельчительное устройство 66 загружают шнуры 34, находящиеся в катушках на той же рейке 31, с которой производят загрузку измельчителя 36. Тем не менее, изобретение включает использование раздельных реек 31 для каждого отдельного измельчителя, в зависимости от конкретного применения устройства.

Из Фиг.1 и Фиг.3 видно, что устройство для заглубления, обозначенное общим обозначением 70, находится в функциональном взаимодействии с суспензией 46 и движущимся поддерживающим устройством 14 производственной линии 10; его функции состоят в заглублении волокон 68 в суспензию 46. Несмотря на то, что изобретение включает использование различных устройств для заглубления, неограничивающие примеры которых включают вибраторы, ролики с шипами и подобные им устройства, в предпочтительном примере реализации, устройство 70 для заглубления включает по меньшей мере пару, как правило, параллельных валов 72, расположенных в поперечном направлении к направлению движения "Т" полотна 26 поддерживающего устройства, находящегося на раме 12. Каждый вал 72 снабжен множеством дисков 74 относительно большого диаметра, которые отделены друг от друга в направлении оси вала при помощи дисков 76 меньшего диаметра.

Во время изготовления СЦП панелей, валы 72 и диски 74, 76 вращаются вместе вокруг продольной оси вала. Как известно в данной области техники, либо один, либо оба вала 72 могут быть приведены в движение двигателем; если только один из них приводится в движение двигателем, другой вал может быть приведен в движение ременной передачей, цепной передачей, зубчатой передачей или любой другой передачей, пригодной для задания соответствующего направления и скорости приводному валу. Соответствующие диски 74, 76 соседних, предпочтительно параллельных валов 72 перекрываются друг с другом, оказывая «месильное» или «массажное» воздействие на суспензию, позволяющее заглублять волокна 68, ранее нанесенные на нее. Кроме того, перекрывание и взаимодействующее вращательное движение близко расположенных дисков 72, 74 предотвращает налипание суспензии 46 на диски, и, таким образом, оказывает «самоочищающее» действие, которое значительно снижает время простоев производственной линии, вызываемых преждевременным застыванием комков суспензии.

Перекрывание дисков 74, 76, расположенных на валах 72, включает близкое друг другу расположение противоположных периферических частей разделительных дисков 76, имеющих малый диаметр, и относительно больших основных дисков 74, что также способствует «самоочищающему» действию. Поскольку диски 74, 76 вращаются вблизи друг друга (но, предпочтительно, в одном и том же направлении), это затрудняет прилипание частиц суспензии к деталям устройства и их преждевременное застывание. Наличие двух наборов дисков 74, смещенных относительно друг друга в боковом направлении, позволяет подвергать суспензию 46 множественному разрывающему воздействию, т.е. выполнять «месильное» действие, заглубляющее волокна 68 в суспензию 46.

По окончании заглубления волокон 68, или, другими словами, как только движущееся полотно 26 поддерживающего устройства проходит через устройство 70 для заглубления, первый слой 77 СЦП панели завершен. В предпочтительном примере реализации, высота или толщина первого слоя 77 приблизительно находится в диапазоне 0,127-0,5 см (0,05-0,20 дюйма). Было обнаружено, что этот диапазон обеспечивает требуемую прочность и жесткость при соединении с подобными слоями с образованием СЦП панели. Тем не менее, в зависимости от применения, допустимы другие значения толщины.

Для изготовления строительной цементной панели требуемой толщины нужно добавить дополнительные слои. Для этого установка включает второй питатель 78 суспензии, по существу идентичный питателю 44, находящийся в функциональном взаимодействии с движущимся поддерживающим устройством 14 и предназначенный для нанесения дополнительного слоя 80 суспензии 46 на существующий слой 77.

Кроме того, устройство включает дополнительный измельчитель 82, по существу идентичный измельчителям 36 и 66, находящийся в функциональном взаимодействии с рамой 12 и предназначенный для нанесения третьего слоя волокон 84, подаваемых с рейки (не показана), сконструированной и расположенной относительно рамы 12 аналогично рейке 31. Волокна 84 наносят на слой 80 суспензии и заглубляют с использованием второго устройства 86 для заглубления. Второе устройство 86 для заглубления, аналогичное по конструкции и расположению устройству 70 для заглубления, расположено чуть выше движущегося полотна 14 поддерживающего устройства, так что первый слой 77 при обработке не нарушается. Описанным способом изготавливают второй слой 80 суспензии, в который заглубляют волокна.

Из Фиг.1 и Фиг.4 видно, что для изготовления каждого последующего слоя затвердевающей суспензии и волокон производственная линия 10 включает дополнительный участок 44, 78 питателя суспензии с последующим измельчителем 36, 66, 82 волокон и устройством 70, 86 для заглубления. В предпочтительном примере реализации, для изготовления СЦП панели 92 формируют всего четыре слоя 77, 80, 88, 90. После нанесения четырех слоев затвердевающей суспензии с заглубленным в них волокном, как описано выше, на раме 12 предпочтительно располагают формующее устройство 94 (Фиг.1), предназначенное для формования верхней поверхности 96 панели 92. Такие формующие устройства 94 известны в области техники затвердевающей суспензии/изготовления плит, и обычно они представляют собой приводимые в действие пружиной или вибрационные пластины, при помощи которых регулируют высоту и форму многослойной панели с целью получения требуемых размеров. Важной особенностью настоящего изобретения является то, что панель 92 состоит из нескольких слоев 77, 80, 88, 90, которые при затвердевании образуют целостную, армированную волокном массу. При условии, что присутствие и расположение волокон в каждом слое контролируют и поддерживают в рамках требуемых параметров, описанных и рассмотренных ниже, расслоение панели 92, изготовляемой согласно предлагаемому способу, практически невозможно.

В этот момент, слои суспензии начинают затвердевать, и соответствующие панели 92 отделяют друг от друга при помощи устройства 98 для резки, которое в предпочтительном примере реализации представляет собой устройство для водоструйной резки. Для выполнения указанной операции пригодны и другие устройства для резки, включающие движущиеся лезвия, при условии, что с их помощью можно изготавливать достаточно острые края в композиции, составляющей предлагаемые панели. Устройство 98 для резки расположено по отношению к линии 10 и раме 12 таким образом, что изготавливают панели, имеющие требуемую длину; расположение устройства может быть отлично от схемы, показанной на Фиг.1. Так как скорость движения полотна 14 поддерживающего устройства относительно невелика, устройство 98 для резки может быть укреплено таким образом, что резку производят в направлении, перпендикулярном направлению движения полотна 14. Известно, что при больших скоростях производственной линии, такие устройства для резки располагают на производственной линии 10 под углом к направлению движения полотна. После резки отдельные панели 92 укладывают для дальнейшей обработки, упаковки, хранения и/или отгрузки, хорошо известных в данной области техники.

На Фиг.4 и Фиг.5 показан альтернативный пример реализации производственной линии 10, обозначенный общим обозначением 100. Линия 100 включает многие компоненты, имеющиеся в линии 10, и эти компоненты обозначены теми же цифрами, что и на линии 10. Основное отличие между линиями 100 и 10 состоит в том, что на линии 10 после изготовления СЦП панелей 92, тыльная или нижняя сторона 102 панели оказывается более гладкой, чем наружная или верхняя ее сторона 96, даже после обработки формующим устройством 94. В некоторых случаях, в зависимости от применения панели 92, может быть предпочтительно, если панель имеет гладкую сторону и относительно шероховатую сторону. Тем не менее, для применения в других областях, может быть желательно, чтобы обе стороны 96, 102 панели были гладкими. Так как гладкую структуру получают при контакте суспензии с гладким поддерживающим устройством 14 или полотном 26 поддерживающего устройства, то для получения СЦП панели, имеющей обе гладкие поверхности или стороны, как верхняя, так и нижняя поверхности 96, 102 должны быть сформованы на поддерживающем устройстве 14 или антиадгезионном полотне 26.

Для этой цели производственная линия 100 включает достаточное количество участков 36, 66, 82 измельчения, участков 44, 78 питателей суспензии и устройств 70, 86 для заглубления для изготовления по меньшей мере четырех слоев 77, 80, 88 и 90. Для изготовления дополнительных слоев, линия должна быть снабжена дополнительными повторяющимися участками, как это было описано для производственной линии 10. Тем не менее, для изготовления последнего слоя СЦП панели, производственная линия 100 снабжена верхним конвейером 106, на который натянуто полотно 108, движущееся в противоположную сторону и зафиксированное вокруг основных валов 110, 112 (один из которых приводной), при помощи которого на движущуюся многослойную суспензию 46 наносят слой суспензии и волокон 114, имеющий гладкую внешнюю поверхность.

Более конкретно, верхний конвейер 106 включает верхний участок 116 нанесения волокон, аналогичный участку 36 нанесения волокон, участок 118 питателя суспензии, аналогичный участку 44 питателя суспензии, второй верхний участок 120 нанесения волокон, аналогичный участку 66 измельчения, и устройство 122 для заглубления, аналогичное устройству 70 для заглубления, предназначенные для нанесения покровного слоя 114 в обращенном положении на движущуюся суспензию 46. Таким образом, получаемая СЦП панель 124 имеет гладкие верхнюю и нижнюю поверхности 96, 102.

Другая особенность настоящего изобретения состоит в том, что получаемая СЦП панель 92, 124 сконструирована так, что волокна 30, 68, 84 равномерно распределены по всей панели. Было обнаружено, что это приводит к получению относительно более прочных панелей с использованием относительно меньшего количества волокон, но с большей эффективностью. Отношение объемной доли волокон к объему суспензии в каждом слое предпочтительно находится в диапазоне от 1,5% до 3% от объема слоев 77, 80, 88, 90, 114 суспензии.

Как показано на Фиг.6 и Фиг.7, при изготовлении панелей при помощи устройства, изображенного на Фиг.1-5, было обнаружено, что в некоторых случаях количество волокон в слое суспензии ненадлежащим образом ограничено из-за сложностей, возникающих при тщательном заглублении достаточного количества волокон, что приводит к изготовлению недостаточно прочной СЦП панели. Так как введение более значительной объемной доли рыхлых волокон, распределенных внутри суспензии, играет важную роль в изготовлении панелей требуемой прочности, желательно увеличить эффективность введения таких волокон. Полагают, что для изготовления СЦП панели, включающей достаточную объемную долю волокон, при помощи системы, изображенной на Фиг.1-5, в некоторых случаях требуется ввести в панель избыточное количество слоев суспензии.

Соответственно, на Фиг.6 показана альтернативная линия или система для производства СЦП панелей, которая обозначена общим обозначением 130, пригодная для изготовления армированных волокном СЦП панелей, имеющих хорошие рабочие характеристики, и включающих относительно большой объем волокон в слое суспензии. Во многих случаях применение указанной системы позволяет получать панели с повышенным содержанием волокон. В то время как система, изображенная на Фиг.1-5, позволяет вводить один дискретный слой волокон в каждый последовательный дискретный слой суспензии, нанесенный после первоначального слоя, производственная линия 130 включает использование способа формирования нескольких дискретных слоев армирующего волокна в каждом дискретном слое суспензии, из которых получают панель требуемой толщины. Наиболее предпочтительно, описываемая система позволяет в течение одной операции производить заглубление по меньшей мере двух дискретных слоев армирующего волокна в индивидуальный дискретный слой суспензии. Дискретные армирующие волокна заглубляют в дискретный слой суспензии при помощи подходящего устройства для заглубления волокна.

Более конкретно, изображенные на Фиг.6 компоненты системы 130, также имеющиеся в системе 10, изображенной на Фиг.1-5, обозначены теми же цифрами, и описание этих компонентов, приведенное выше, справедливо и для системы 130. Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением, устройство, описанное со ссылками на Фиг.6, может быть использовано в сочетании с устройством, описанным со ссылками на Фиг.1-5, как усовершенствование последнего, и, кроме того, изобретение включает использование верхнего конвейера 106, изображенного на Фиг.5, в системе 130, изображенной на Фиг.6.

При использовании альтернативной системы 130, изготовление СЦП панели начинают с нанесения первого слоя рыхлых рубленых волокон 30 на полотно 26. Затем, в участок подачи суспензии или питатель 44 суспензии загружают некоторый запас суспензии 46 из удаленного смесителя 47, например, загрузочного бункера, лотка или подобного устройства. Предполагается, что в этом примере реализации суспензия 46 представляет собой такую же суспензию, которую используют на производственной линии 10, изображенной на Фиг.1-5.

Кроме того, используют по существу аналогичный питатель 44 суспензии, включающий основной дозирующий вал 48 и опорный вал 50, между которыми образуется захват 52, и имеющий боковые стенки 54. Подходящая толщина слоев находится в диапазоне приблизительно от 0,127 до 0,889 см (от 0,05 дюйма до 0,35 дюйма). Например, для изготовления строительной панели, имеющей номинальную толщину 10,889 см , предпочтительным является использование четырех слоев суспензии при особенно предпочтительной толщине слоя суспензии, составляющей приблизительно менее 0,635 см (0,25 дюймов), в результате чего в соответствии с предлагаемым способом изготавливают предпочтительную строительную панель.

На Фиг.2 и Фиг.6 изображено, что суспензию 46 загружают в питатель 44 через гибкий трубопровод 56, расположенный в раздаточном устройстве 58, совершающем возвратно-поступате