JP2009029139A - 石膏スラリー撹拌機及び石膏スラリー密度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】石膏スラリー撹拌機の作動制御によりスラリー密度を制御することができる石膏スラリー撹拌機及び撹拌方法を提供する。
【解決手段】石膏スラリー撹拌機(10)は、スラリー流入口、スラリー送出口、円筒形ハウジング(20)、回転駆動軸(30)及びローター(40)を備える。ローターは、ローター中心部(41)から外方に延びる複数の回転羽根(42)と、回転羽根と一体化し且つ回転羽根の間の領域を部分的に占めるフリッパー部(43)とを備える。石膏ボード原紙上に供給する石膏スラリーの密度は、ローター回転数の制御により、調節される。
【選択図】図３

Description

本発明は、石膏スラリー撹拌機及び撹拌方法に関するものであり、より詳細には、作動の制御によりスラリー密度を制御することができる石膏スラリー撹拌機及び撹拌方法に関するものである。

石膏系芯材を石膏ボード用原紙で被覆した石膏ボードが、建築内装材料として広く実用に供されている。一般に、石膏ボードの製造工程は、焼石膏、接着助剤、硬化促進剤、泡（石膏ボードコアを軽量化するための泡）、添加剤及び混和材等の石膏ボード原料を水と混練する混練工程と、混練工程で得られた石膏スラリー（泥漿）を上下の石膏ボード用原紙の間に流し込むスラリー流し込み工程と、成形機において所定形状の板体に賦型する成形工程と、成形後の帯状石膏ボード原料を粗切断し、粗切断後の生板を強制乾燥する乾燥工程と、乾燥後の板体を最終釣な製品寸法に切断する切断工程とから概ね構成される。このような汎用石膏ボードの他、同様の製法で製造されるボード建材として、ラスボード、化粧石膏ボード、シージング石膏ボード、強化石膏ボード等が知られており、これらのボード建材は、その用途、機能に応じた種々の品種のボード建材として、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ａ６９０１）に規定されており、実際に建築資材の市場に流通している。

上記石膏ボード原料を混練する混合撹拌機として、薄型のピン型ミキサーが多くの石膏ボード製造工場で使用されている。一般に、この形式のミキサーは、混練領域を形成する偏平な円筒形ハウジング（筐体）と、回転駆動装置の作動によってハウジング内で回転する回転円盤とを備える。回転円盤の上面には、下位ピン（移動ピン）が固定され、ハウジングの上蓋又は上板には、上位ピン（静止ピン）が固定される。上下のピンは、円盤の半径方向に交互に配置され、円盤の回転時に相対移動し、ハウジング内に導入された石膏ボード原料を混合撹拌する。回転円盤は、混練後の焼石膏スラリーをスラリー送出口に押出し、後続のスラリー流し込み工程に供給する。このようなピン型ミキサーは、例えば、特開平８−２５３４２号公報（特許文献１）、特開２０００−２６２８８２号公報（特許文献２）、特開２０００−６１３７号公報（特許文献３）等に開示されている。

ここに、石膏ボードの製造工程においては、粗切断後の石膏ボード原料、即ち、生板は、強制乾燥用の乾燥機内に導入されるが、乾燥機内で生板の過乾燥状態が生じると、側緑部（エッジ部）が過剰に脱水し易く、このような側縁部の過乾燥現象は、一般に「耳焼け」と呼ばれている。「耳焼け」した石膏ボードの側縁部は、靭性低下し、脆性化する傾向があることから、建築施工現場において石膏ボードを止め具（ビス等）で壁面に固定する際、石膏ボードコアが軟弱なために石膏ボードを壁面等に固定し難いといった不都合を生じさせる懸念があり、また、「耳焼け」した石膏ボードの側縁部には、ボード原紙の膨れ又は浮き等が発生し易く、これは、パテ処理等の補修や、特に入念な塗装仕上等の付加的な現場作業をもたらす。

このような問題を未然に回避すべく、前述のピン型ミキサー（メインミキサー）からスラリーの一部を分取して再撹拌するスラリー撹拌機（一般に、「ハードエッジミキサー」と呼ばれる）が、ピン型ミキサーと共に使用されている。スラリー撹拌機は、メインミキサーで得られたスラリーの一部を再撹拌してスラリー中の気泡を破泡・脱泡し、石膏ボードの側縁部に相当する原紙間帯域に高密度スラリーを流し込む。このため、石膏ボードの側縁部分は、高密度且つ高強度の石膏芯材により形成され、上述した耳焼けの問題は、未然に回避し得る。このようなスラリー撹拌機は、例えば、米国特許第４，２７９，６７３号明細書（特許文献４）、米国特許第４，３５４，８８５号明細書（特許文献５）等に開示されている。

図１２は、従来のスラリー攪拌機の内部構造を示す縦断面図及び横断面図である。
石膏スラリー撹拌機１００は、円筒形ハウジング１０１内に配置された複数の回転羽根１１０を備える。回転羽根１１０は、ハウジング１０１の中心部に配置されたボス部１０２から概ね径方向外方に延びる。ボス部１０２は、回転駆動軸１０３の端部に固定され、回転駆動軸１０３は、駆動装置（図示せず）の駆動力により回転方向Ｒに回転する。メインミキサーより分取した焼石膏スラリーは、分取路１０５を介して撹拌機１００内に導入され、回転羽根１１０の回転運動により機内で撹拌された後、高密度スラリー供給路１０６に送出され、供給路１０６の吐出口から石膏ボード原紙（下紙）上に供給される。

特開平８−２５３４２号公報 特開２０００−２６２８８２号公報 特開２０００−６１３７号公報 米国特許第４，２７９，６７３号明細書 米国特許第４，３５４，８８５号明細書

しかしながら、このような混合撹拌機及び石膏スラリー撹拌機を備えた石膏スラリーの供給系では、石膏ボードコアを軽量化すべく混合撹拌機内に添加される泡が、混合撹拌機内のスラリー中に過剰に混入したり、十分に混入しなかったりすること等があり、混合撹拌機から石膏スラリー撹拌機に供給される石膏スラリーの密度が大きく変動することがあった。この石膏スラリーは、スラリー撹拌機の破泡・脱泡作用により更に高密度化するので、スラリー撹拌機から吐出するスラリーは、平均的には混合撹拌機内に供給されるスラリーよりも高い密度を示すが、泡混入量の変動に伴うスラリー密度変化と相まって、かなりの密度変動がスラリーに生じ、この結果、スラリー撹拌機から吐出する石膏スラリーの密度が、所定範囲外の値を示すことがあった。

所定範囲を超えて高密度化した石膏スラリーが石膏ボード用原紙の縁部に供給されると、石膏ボード製品の縁部が極度に硬くなり、所謂「界面割れ」を生じさせたり、施工現場において石膏ボードに釘・ビス等を打ち込む際に所謂「コア割れ」を生じさせる原因となるため、望ましくなく、逆に、スラリー密度が上記範囲未満に低下すると、これは、上述の「耳焼け」現象を生じさせる原因となるので、望ましくなかった。

また、混合撹拌機内の石膏スラリーは、混合撹拌機の機内壁面、回転円盤表面、ピン表面等に付着する。機内に付着した石膏スラリーは、短時間のうちに硬化し始め、徐々に機内壁面当に積層し、硬化塊を形成する。混合撹拌機内で発生した硬化塊は、混合撹拌機自体の振動等により機内壁面や回転円盤表面等から剥離し、スラリー中に混入した状態でスラリー撹拌機に供給されることがあった。しかも、スラリーは、スラリー撹拌機内においても、回転羽根の表面等に付着・硬化して硬化塊を形成し、この硬化塊もまた、スラリー撹拌機の振動等により回転羽根等から剥離する。このような硬化塊は、スラリー撹拌機内で殆ど破砕されることはなく、スラリーと一緒に石膏ボード用原紙上に吐出する。この種の硬化塊が石膏ボード原紙と共に成形機を通過し、石膏ボード製品のコア部分に混入すると、硬化塊が混入した製品部分には、凹み又は窪みがその表面に生じることが多く、他方、このような硬化塊が成形機を通過できない場合、石膏ボード用原紙が切れ、製造ラインの停止を余儀なく強いられることがあった。

このような事情より、石膏ボードの縁部に供給される石膏スラリーの密度を所定の範囲内に可変制御するとともに、上記硬化塊を効果的に破砕する必要があったが、スラリー密度の可変制御に関しては、従来のスラリー撹拌機では、スラリー撹拌機への泡添加量の調節、或いは、スラリー撹拌機に供給される石膏スラリーへの泡添加量の調節に依存せざるを得なかった。

しかし、スラリー撹拌機等に供給された泡は、スラリー中に混入した状態でスラリー撹拌機の撹拌作用により破泡・脱泡した後、スラリー撹拌機から石膏ボード原紙上に供給されるので、スラリー自体の密度変化や、スラリー撹拌機内の破泡・脱泡作用を勘案して、石膏ボード原紙上のスラリー密度を予測することは、非常に困難である。このため、石膏スラリーを所望の密度範囲内に調節するには、泡添加量の調節を試行錯誤的に繰返し行うほかはなく、確実且つ規則的にスラリー密度を制御することは、極めて困難であった。

しかも、泡添加量の調節によるスラリー密度の制御方法では、スラリー撹拌機出口側のスラリー密度を増大すべく、スラリー撹拌機等に対する泡の供給量を低減し、或いは、泡の供給を停止した場合、スラリー撹拌機等の泡供給口にスラリーが付着して硬化し、この結果、泡供給口が閉塞するという問題が生じた。逆に、スラリー撹拌機出口側のスラリー密度を低下すべく、スラリー撹拌機等に対する泡の供給量を増大した場合、スラリー中に混入した比較的多量の泡が撹拌作用を受けて破泡・脱泡し、比較的多量にスラリーから分離することから、スラリー相及び分離空気相の異種流体が同時に石膏ボード原紙上に吐出し、このため、スラリーが不規則且つ不安定に石膏ボード原紙上に吐出する所謂「息付き現象」や、急激な吐出量の変動が生じてしまい、石膏ボード原紙上への安定したスラリー供給を行うこと自体が困難となった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、石膏スラリー撹拌機の作動制御によりスラリー密度を制御することができる石膏スラリー撹拌機を提供することにある。

本発明は又、息付き現象や、急激な吐出量の変動を防止し、石膏ボード原紙上への安定したスラリー供給を可能にする石膏スラリー撹拌機を提供することを目的とする。

本発明は更に、スラリー硬化塊の消失を促進することができる石膏スラリー撹拌機を提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、回転羽根の間の領域を少なくとも部分的に占める羽根間領域占有要素をローターに形成し、このローター回転数を変化させることにより、スラリーを安定して供給し得ることを見出し、かかる知見に基づき、本発明を達成したものである。即ち、本発明は、
石膏スラリーの撹拌領域を形成する円筒形ハウジングと、石膏スラリーを前記撹拌領域に導入するスラリー流入口と、石膏スラリーを前記撹拌領域から送出するスラリー送出口と、前記ハウジング内に回転可能に配置されたローターと、該ローターを回転駆動する回転駆動軸とを備えた石膏スラリー撹拌機において、
前記ローターは、前記ローター中心部から外方に延びる複数の回転羽根と、該ローター中心部から外方に延び、前記回転羽根の間の領域を部分的に占める羽根間領域占有要素とを備え、該羽根間領域占有要素は、その回転方向前側及び後側に位置する前記回転羽根に連接して該回転羽根と一体化することを特徴とする石膏スラリー撹拌機を提供する。

本発明の上記構成によれば、羽根間領域占有要素が、回転羽根の間の領域を部分的に占め、撹拌領域として有効に作用する撹拌機内領域の容積率、即ち、石膏スラリー撹拌機の有効容積率は低下する。撹拌領域の有効容積率は、好ましくは、３０〜８０％、更に好ましくは、３０〜６５％に設定される。このような石膏スラリー撹拌機では、広範な回転数領域、例えば、１０００Ｒ．Ｐ．Ｍ〜２０００Ｒ．Ｐ．Ｍの範囲において、ローター回転数の変化に伴う吐出量の変動が比較的小さく、しかも、石膏スラリー撹拌機が吐出する石膏スラリーの密度は、ローター回転数の増大につれて増大すると判明した。従って、本発明の上記構成によれば、石膏スラリー撹拌機の回転数制御によりスラリー密度を制御することができる。

また、回転羽根の間に羽根間領域占有要素を備えた上記構成の石膏スラリー撹拌機によれば、石膏スラリーの滞留時間が短縮し、石膏スラリーに作用する撹拌エネルギーが低減するため、スラリー連行空気の過剰分離に起因する息付き現象や急激な吐出量の変動が生じ難く、撹拌後の石膏スラリーを石膏ボード原紙上に安定供給することができる。

更に、上記石膏スラリー撹拌機では、羽根間領域占有要素が回転羽根の間の領域を部分的に占めるので、石膏スラリー撹拌機内に流入したスラリー硬化塊は、回転羽根とハウジングとの間に形成される比較的狭小な撹拌領域において積極的に粉砕されるとともに、回転羽根の回転方向前面に衝突し、粉砕される。このため、石膏スラリー撹拌機内に流入したスラリー硬化塊の消失が、石膏スラリー撹拌機内で促される。
他の観点より、本発明は、密度調整した石膏スラリーを石膏ボード原紙上の所定部分に供給すべく、混合撹拌機から分取した石膏スラリーを石膏スラリー撹拌機で再撹拌する石膏スラリー撹拌機を用いた石膏スラリーの密度制御方法において、
前記石膏スラリー撹拌機として、前記石膏スラリーの撹拌領域を形成するハウジング内に回転可能に配置されたローターの中心部から外方に延びる複数の回転羽根と、該回転羽根の間の領域を部分的に占める羽根間領域占有要素とを有する石膏スラリー撹拌機を使用し、
該石膏スラリー撹拌機から前記石膏ボード原紙上に供給すべき前記石膏スラリーの密度を前記石膏スラリー撹拌機のローター回転数の制御によって可変制御することを特徴とする石膏スラリーの密度制御方法を提供する。

本発明の好ましい実施態様によれば、上記羽根間領域占有要素の高さ(h)は、回転方向後方に遷移するに従って連続的又は段階的に低減する。羽根間領域占有要素の高さ(h)及び直径(r)の双方が回転方向後方に遷移するにつれて漸減するように設定しても良い。好ましくは、羽根間領域占有要素の高さ(h)及び直径(r)は、羽根間領域占有要素と、その回転方向前側に位置する回転羽根との連接部(42b)において最大値（h1:r1）を示し、回転方向後側に位置する回転羽根と羽根間領域占有要素との連接部（49a）において最小値(h2:r2)を示すように設定される。

本発明の好適な実施形態において、上記羽根間領域占有要素は、回転方向後方の遷移に比例して高さ(h)及び直径(r)を低減する傾斜面(46)と、傾斜面と連接し且つ高さ(h)及び直径(r)を一定値(h2:r2)に設定した平坦面(47)とを備える。好ましくは、中心部と羽根間領域占有要素とが連接する中央連接部(41a)において、羽根間領域占有要素の高さ(h3)は、上記最小値(h2)よりも大きく、羽根間領域占有要素の高さ(h)は、ローターの径方向外方に向かって低減する。羽根間領域占有要素の高さ(h)は、径方向外方に遷移するにつれて漸減するように設定しても良い。

本発明の好適な実施形態において、石膏スラリーを上記円筒形ハウジング内に導入するスラリー流入口が、ハウジングの環状外壁及び／又は蓋板に配設される。好ましくは、スラリー流入口の下流端と、回転羽根の上面（42d）との間の間隔は、０．５〜３ｍｍ、更に好ましくは、１〜２ｍｍの範囲内の値に設定される。また、好適には、羽根間領域占有要素の高さの最小値(h2)／ハウジング内領域の高さ(H)の比が、０．５〜０．９５の範囲内の値に設定される。

本発明の好適な実施形態において、本発明の石膏スラリー攪拌機は、密度調整した石膏スラリーを石膏ボード原紙上の所定部分に供給すべく、混合撹拌機から分取した石膏スラリーを石膏スラリー撹拌機で再撹拌する石膏スラリー撹拌方法において使用される。石膏スラリー撹拌機から石膏ボード原紙上に供給される石膏スラリーの密度は、石膏スラリー撹拌機のローター回転数制御により、制御される。

好ましくは、石膏スラリー撹拌機の制御系は、ローター回転数を可変設定可能な回転数設定手段と、ローター回転数を制御する回転数制御手段とを備える。回転数制御手段は、回転数設定手段により設定された回転数に基づいて、ローター回転数を増大し又は低減する。回転数制御手段の設定値は、スラリー密度の目標値に相応する。スラリー密度を増大する場合（即ち、より高比重のスラリーを石膏ボード原紙上に供給する場合）、回転数設定手段によりローター回転数を増大すれば良い。所望により、石膏スラリーの密度と、ローター回転数との関数が予め規定され、製造条件に適合した比例定数が予め設定される。

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例について詳細に説明する。
図１及び図２は、石膏ボード製造装置の構成を概略的に示す側面図及び平面図である。

石膏ボードの表面用原紙が、下紙１として石膏ボード製造装置の搬送ライン７に供給され、搬送ライン３上を搬送方向（矢印方向）に走行する。下紙１の搬送経路には、ロールコーター１７が配設される。混合撹拌機４の石膏スラリーの一部が、スラリー分取管を介してスラリー撹拌機１５に導入され、スラリー撹拌機１５の高比重スラリー吐出管が、ロールコーター１７の上流側において比較的高比重の石膏スラリーＳ’を下紙１上に供給する。ロールコーター１７は、下紙１の上面に石膏スラリーＳ’の薄層（破線で示す）を形成する。

図２に示す如く、左右のスコアがスコアリング装置９ａ、９ｂによって下紙１に刻設され、下紙１の側縁部が、左右のガイド部材８ａ、８ｂ等により折り返され、搬送ライン３を構成する搬送台７ａ上を搬送方向に移動しながら、石膏ボードのエッジ部の形状に賦型される。ピン型ミキサーからなる混合撹拌機４が、搬送ライン３の上方に配置されるとともに、左右一対のスラリー撹拌機１０が、搬送ラインの両側に配置される。図１に示す如く、焼石膏、接着剤、添加剤、混和材等の粉体原料、泡及び液体原料（混練水等）が混合撹拌機４に供給される。混合撹拌機４は、駆動軸４ａの回転により内部ローター（図示せず）を回転駆動し、これら粉体、泡及び液体原料を混合撹拌し且つ混練し、石膏スラリーＳ１としてスラリー吐出管５に送出し、スラリー吐出管５の吐出口５ａから下紙１の中央部に石膏スラリーＳ１を吐出する。混合撹拌機４は、例えば、本願出願人の出願に係る特開平８−２５３４２号公報、特開２０００−２６２８８２号公報、特開２０００−６１３７号公報等に記載された構成のものであるので、これら公報を引用することにより、混合撹拌機４の内部構造に関する詳細な説明は、省略する。

混合撹拌機４の石膏スラリーの一部が、スラリー分取管１１を介して左右のスラリー撹拌機１０に夫々導入され、スラリー撹拌機１０によって再撹拌される。スラリー撹拌機１０は、石膏ボードのエッジ部に相当する下紙１の側部帯域に高密度スラリーを供給するハードエッジミキサーを構成する。スラリー撹拌機１０の消泡・脱泡作用により高密度化したスラリーは、高密度スラリーＳ２として高密度スラリー供給管１２に送出され、吐出口１２ａから下紙１の各縁部（エッジ部）に吐出する。供給管５、１２から下紙１上に供給された石膏スラリーＳ（Ｓ１：Ｓ２）は、下紙１と一緒に搬送ライン上を走行し、上下一対の成形ローラを備えた成形機６に達する。

石膏ボードの裏面用原紙が、上紙２として搬送ライン７に供給される。上紙２は、転向ローラの案内により所定経路に沿って成形機６の成形ローラに連続供給される。成形ローラは、上紙２を搬送方向に転向し、石膏スラリーＳ上に積層する。上紙２の供給経路には、上記ロールコーター１７と同様なロールコーター１８が配設される。混合撹拌機４の石膏スラリーの一部が、スラリー分取管を介してスラリー撹拌機１６に導入され、スラリー撹拌機１６の高密度スラリー吐出管が、ロールコーター１８の上流側において比較的高密度の石膏スラリーＳ”を上紙２上に供給する。ロールコーター１８は、前述のロールコーター１７と同様、上紙２の上面に高密度スラリーＳ”の薄層（破線で示す）を形成する。ロールコーター１７、１８のような形式のロールコーターについては、本願出願人の出願に係る特開平８−１１２８０８号公報に開示されているので、同公報を引用することにより、更なる詳細な説明は、省略する。

下紙１、スラリーＳ及び上紙２は、成形機６によって３層構造且つ帯状の連続積層体に成形され、搬送ライン７を構成する搬送ベルト７ｂ上を粗切断機（図示せず）に向かって連続搬送され、同時に、スラリーＳの硬化反応が進行する。粗切断機（図示せず）が、搬送ラインに配置され、連続積層体は、粗切断機によって所定長の板体（生板）に切断される。粗切断後の生板は、反転装置（図示せず）により上下反転した後、乾燥機（図示せず）に導入され、乾燥機において強制乾燥され、しかる後、切断工程（図示せず）において所定の製品長に切断され、石膏ボード製品として搬出される。

図３は、スラリー撹拌機１０の内部構造を示す縦断面図及び横断面図であり、図４、図５及び図６は、スラリー撹拌機１０内に配置されたローターの構造を示す平面図、側面図、底面図、Ｉ−Ｉ線断面図及び斜視図である。なお、ロールコーター用スラリー撹拌機１５、１６も又、以下に説明するスラリー撹拌機１０の構造と実質的に同一の構造を有する。

図３に示す如く、スラリー撹拌機１０は、偏平な円筒状ハウジング（筐体）２０を有し、ハウジング２０は、所定の相互間隔を隔てた水平な円盤状の上板（上蓋）２２及び下板（底蓋）２４と、上板２２及び下板２４の外周部に連接する円環状の外周壁２３とを備える。スラリー分取管１１の下流端１１ａが上板２２に接続され、高密度スラリー供給管１２の上流端１２ｂが、外周壁２３に接続され、スラリー流入口を形成する。

上板２２の中心には、円形開口部２１が形成され、垂直回転軸３０の端部３１が円形開口部２１を貫通し、スラリー撹拌機１０内に延入する。回転軸３０は、変速歯車機構又はベルト式変速機等の変速装置３２を介して、電動モータ等の回転駆動装置３３に連結される。変速装置３２及び回転駆動装置３３は、制御信号線（破線で示す）を介して制御ユニット３４に接続される。制御ユニット３４は、回転軸３０の回転数をマニュアル設定可能な回転数設定手段を備えるとともに、変速装置３２の変速比又は回転駆動装置３３の回転数を可変制御可能な回転数制御手段を備える。回転数制御手段は、操作員が回転数設定手段にマニュアル設定した目標値（スラリー密度目標値又は回転数目標値）に基づいて変速装置３２の変速比又は回転駆動装置３３の回転数を調節し、回転軸３０の回転数を目標回転数に制御する。

ボス部４１、回転羽根４２及びフリッパー部４３を一体化した金属製ローター４０が、ハウジング２０内に回転可能に配置される。ボス部４１は、ローター４０の中心に配置される。フリッパー部４３は、ローター中心部（ボス部４１）から外方に延びて回転羽根４２の間の領域を部分的に占める羽根間領域占有要素を構成する。回転軸３０を嵌入可能なボス穴４４が、ボス部４１の中心に穿設される。ハウジング２０、回転軸３０及びローター４０の中心軸線は、一致する。ローター４０は、回転軸３０の回転により、スラリー撹拌機１０の中心軸線Ｘ−Ｘを中心に回転方向Ｒに回転する。

ボス部４１は、概ね正方形の平面形態を有し、回転羽根４２は、ボス部４１の各角部から外周壁２３の近傍までローター４０の半径方向に延在する。フリッパー部４３は、各回転羽根４２の回転方向後方に延び、後方の回転羽根４２の回転方向前面４２ａに達する。回転羽根４２及びフリッパー部４３は、ローター４０の中心点に関して点対称の構造を有し、各回転羽根４２は、９０度の角度間隔を隔てて配置される。回転羽根の上面４２ｄとスラリー分取管１１の下流端（スラリー流入口）１１ａとの間の間隔ｔは、１〜２ｍｍの範囲に設定される。

図４、図５及び図６を参照して、回転羽根４２及びフリッパー部４３の構造について更に詳細に説明する。
回転羽根４２は、ローター４０の中心軸線Ｘ−Ｘから放射状に外方に延びる垂直な平板形態を有する。各回転羽根４２の間に延びるフリッパー部４３は、回転羽根４２の上縁４２ｂから回転方向後方に延在する上側傾斜面４６と、傾斜面４６の後端４６ａに連接し、回転方向後方の回転羽根４２まで水平に延在する平坦面４７と、回転羽根４２の外端縁４２ｃから回転方向後方に延在する外側傾斜面４８と、傾斜面４８の後端４８ａから後方に延在する湾曲面４９とを備える。上側傾斜面４６は、回転羽根４２の上面に対して角度αをなして下方に傾斜し、外側傾斜面４８は、回転羽根４２の外端面４２ｅに対して角度βをなして径方向内方に傾斜する。角度α、βは、例えば、５〜４５度の範囲内の角度に設定される。湾曲面４９は、中心軸線Ｘ−Ｘを中心とする半径ｒ２の円周面からなり、回転羽根４２の回転方向前面４２ａと連接する湾曲面４９の後端４９ａは、回転羽根４２の外端面から距離ｓだけ径方向内方に位置する。半径ｒ２：距離ｓの比は、例えば、１０：１〜２：１の範囲内に設定される。図５（Ｂ）に示す如く、ボス部４１と傾斜面４６との連接部４１ａにおいて、傾斜面４６の高さｈ３は、平坦面４７の高さｈ２よりも大きい。ハウジング２０内領域の高さＨ（図３）：高さｈ２の比は、１：０．７５〜０．９０の範囲内の値に設定される。

図３に示す如く、フリッパー部４３は、回転羽根４２の間の領域の中央領域を占め、撹拌領域は、ローター４０と外周壁２３及び上板２２との間に形成される。スラリー撹拌機１０内のスラリーは、中央領域に滞留して、機内に付着し、スラリー硬化塊を形成する傾向があるが、この領域をフリッパー部４３が占有しているので、スラリー滞留は生じ難く、スラリー硬化塊は、生成し難い。

また、傾斜面４６、４８は、平坦面４７及び湾曲面４９を回転方向前方に拡大する形態を有し、スラリーが付着し易い回転羽根４２の背面は、フリッパー部４３によって、撹拌領域から完全に隠される。

スラリー撹拌機１０に導入された混合撹拌機１０の焼石膏スラリーは、ローター４０の回転により再撹拌され、スラリー中の気泡は破壊され、スラリーの比重は、増大する。スラリーの滞留が生じたり、スラリー硬化塊等が付着し易い部分は、フリッパー部４０によって占められおり、また、フリッパー部４０は、上板２２下面及び外周壁２３内壁との間に狭小領域を形成し、スラリーの不必要な滞留を防ぐ形態を有するので、スラリーは、適切に再撹拌され、スラリーの比重は、再撹拌による破泡効果又は脱泡効果により増大する。混合撹拌機４の焼石膏スラリーと一緒にスラリー撹拌機１０内に流入したスラリー硬化塊の粕又はスケールは、回転羽根４２の回転により破砕される。これは、回転羽根の上面４２ｄとスラリー分取管１１の下流端（スラリー流入口）１１ａとの間の狭小間隙（間隔ｔ）において粕又はスケールが積極的に粉砕される現象、そして、フリッパー部４０上の粕又はスケールが回転羽根４２の回転方向前面４２ａに衝突して衝突粉砕される現象によるものと考えられる。

本発明者の実験により、スラリー撹拌機１０は、広範な回転数範囲において、安定して高比重スラリーを吐出し、スラリー連行空気の過剰分離による吐出スラリーの息つき現象は、発生し難く、しかも、スラリー撹拌機１０が吐出する高比重スラリーの密度（比重）は、ローター回転数（Ｒ．Ｐ．Ｍ）の増大に相応して漸増することが判明した。

図７（Ａ）は、上記構成のスラリー撹拌機１０と、図１２に示す従来構造のスラリー撹拌機１００とを用いた比較試験の試験結果を示す図表であり、図７（Ｂ）は、スラリー撹拌機におけるローター回転数及びスラリー密度の関係を示す線図である。

試験は、スラリー撹拌機１０、１００が吐出する高比重スラリーのスラリー密度及び気泡容積率の変動を調査すべく実施された。試験において、予め調製した焼石膏スラリーをスラリー撹拌機１０、１００に一定供給量（８０ｍｌ／分）で供給し、スラリー撹拌機１０、１００の吐出口から流出する高比重スラリーを２５５ｍｌの紙コップで受け、紙コップ中のスラリーを振動等により充填することなく、紙コップの上面から盛り上がったスラリーをステンレススケールで除去し、紙コップ内のスラリー重量を計測し、スラリー密度（ｇ／ｃｍ３）及び気泡容積率（体積％）を求めた。気泡容積率は、スラリー中の石膏、液体、混和材及び添加剤等の全容積（即ち、スラリー調製時に配合した原料（水を含む）の全容積）を紙コップの容積（２５５ｍｌ）で除した値である。なお、図１２に示すスラリー撹拌機１００は、３体の回転羽根１１０を備えた３枚羽根形式のものであるが、試験においては、４体の回転羽根１１０を備えた４枚羽根形式のスラリー撹拌機を用いた。

スラリー撹拌機１０、１００に供給する前に測定した調製した焼石膏スラリーのスラリー密度及び気泡容積率は、以下のとおりである。
スラリー密度： １．０３ｇ／ｃｍ^３
気泡容積率 ： ４４％

スラリー撹拌機１０、１００の回転数（Ｒ．Ｐ．Ｍ）を１０００〜２０００Ｒ．Ｐ．Ｍの範囲で設定変更し、各回転数においてスラリー撹拌機１０、１００が吐出する高比重スラリーのスラリー密度及び気泡容積率を測定した。測定結果は、図７（Ａ）に示すとおりである。

スラリー撹拌機１０が吐出する高比重スラリーは、図７（Ａ）に示す如く、１０００〜２０００Ｒ．Ｐ．Ｍの範囲で変化する回転数に比して、スラリー密度及び気泡容積率の変化率が小さく、スラリー撹拌機１０は、各回転数において、息つき現象を生じることなく、円滑に高比重スラリーを吐出した。

これに対し、従来構造のスラリー撹拌機１００では、回転数１２００Ｒ．Ｐ．Ｍ及び１５００Ｒ．Ｐ．Ｍにおいて、スラリー密度及び気泡容積率が比較的大きく変化し、また、回転数１７００Ｒ．Ｐ．Ｍ及び２０００Ｒ．Ｐ．Ｍにおいては、スラリー中から分離した空気を取り込んだままスラリーが吐出する状態となり、息つき現象が生じた結果、紙コップ内に高比重スラリーを均一に充填することができず、測定不能となった。

このような試験結果より明らかなとおり、スラリー撹拌機１０は、比較的広範囲の回転数において、高比重スラリーを安定して吐出し、しかも、ローター回転数の増大につれて、スラリー密度は増大し、気泡容積率は低下する。

図７（Ｂ）に示す如く、スラリー密度は、スラリー撹拌機１０の回転数に対して、概ね下式のような相関関係を有する。
Ｙ＝η・Ｘ＋δ
Ｙ：スラリー密度（ｇ／ｃｍ^３）
Ｘ：回転数（Ｒ．Ｐ．Ｍ）
η、δ：定数

本例では、定数ηは、約０．０００１であり、定数δは、約１．０３である。
従って、本実施例のスラリー撹拌機１０によれば、スラリー密度には、ローター回転数との間で上式の関係があるため、ローター回転数の設定によりスラリー密度を制御することができる。

以上の如く、上記実施例に係るスラリー撹拌機１０によれば、ローター４０は、ローター中心部及び回転羽根４２に一体化し且つ回転羽根４２の間の領域を部分的に占めるフリッパー部４３を備え、フリッパー部４３の高さ（ｈ）は、回転方向後方に遷移するに従って低減し、フリッパー部４３の直径（ｒ）は、回転方向後方及び径方向外方に遷移するにつれて低減する。フリッパー部４３は、スラリーが滞留し易い回転羽根間の中央領域を占めるので、スラリー滞留が生じ難く、スラリー硬化塊がローター４０に付着し難く、スラリー撹拌機１０は、長期間に亘って安定運転することができる。

また、混合撹拌機４の焼石膏スラリーと一緒にスラリー撹拌機１０内に流入したスラリー硬化塊の粕又はスケールは、回転羽根４２の回転により破砕されるので、スラリー硬化塊の消失を石膏スラリー撹拌機１０内で促進することができる。

更に、上記構成のスラリー撹拌機では、上記のような特定の相関関係がローター回転数とスラリー密度との間に成立するので、ローター４０の回転数制御によりスラリー密度を制御することができる。

図８は、回転羽根４２の変形例を示すローター４０の平面図及び部分断面図である。図８において、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

上述の実施例では、回転羽根４２は、図８（Ｂ）に示す如く、垂直な板状の断面形態のものとして説明したが、回転方向前方に膨出した湾曲形態又は半円形断面（図８（Ｃ）、或いは、三角形断面（図８（Ｄ））の形態に形成しても良く、また、回転方向前方又は後方に傾斜した平行四辺形断面（図８（Ｅ）（Ｆ））の形態に形成しても良い。

図９は、フリッパー部４３の変形例を示すローター４０の側面図であり、図１０は、回転羽根４２の変形例を示すローター４０の平面図である。また、図１１は、フリッパー部４３及び回転羽根４２の変形例を示すローター４０の平面図及び側面図である。各図に示すとおり、フリッパー部４３及び回転羽根４２の形態、配置及び配向は、フリッパー部４３及び回転羽根４２が上述の機能を発揮する限り、任意に設計変更することができる。

なお、石膏ボード製造装置においては、比較的狭い空間又は不規則な空間にスラリー撹拌機１０を設置する必要が生じるが、設置空間の状況に応じてスラリー撹拌機１０の中心軸線Ｘ−Ｘを水平に配向したり、傾斜した向きに配向し、例えば、スラリー撹拌機１０を全体的に横向に配置したり、或いは、全体的に傾斜した状態で配置しても良い。

更に、上記スラリー撹拌機１０は、４体の回転羽根４２を備えた構造のものであるが、２又は３体の回転羽根、或いは、５体以上の回転羽根を備えても良い。

また、本発明のスラリー撹拌機では、ローター４０の回転方向を上記回転方向Ｒと逆方向に設定することも可能である。この場合においても、スラリー撹拌機内の石膏スラリーには、フリッパー部４３上面と上板２２との間で比較的大きな剪断力が作用する。

以上説明した如く、本発明の石膏スラリー撹拌機によれば、石膏スラリー撹拌機の回転数制御によりスラリー密度を制御することができる。

また、本発明の石膏スラリー撹拌機によれば、息付き現象や、急激な吐出量の変動を防止し、石膏ボード原紙上に安定してスラリー供給することができる。

更に、本発明の石膏スラリー撹拌機によれば、スラリー撹拌機に流入する石膏スラリー中のスラリー硬化塊を石膏スラリー撹拌機内で破砕し、スラリー硬化塊の消失を促進することができる。

石膏ボード製造装置の構成を概略的に示す側面図である。 石膏ボード製造装置の構成を概略的に示す平面図である。 スラリー撹拌機の内部構造を示す縦断面図及び横断面図である。 スラリー撹拌機内に配置されたローターの構造を示す平面図及び側面図である。 図４に示すローターの底面図及びＩ−Ｉ線断面図である。 図４に示すローターの斜視図である。 図７（Ａ）は、本発明に係るスラリー撹拌機と、従来構造のスラリー撹拌機とを用いた比較試験の試験結果を示す図表であり、図７（Ｂ）は、スラリー撹拌機における回転数及びスラリー密度の関係を示す線図である。 回転羽根の変形例を示すローターの平面図及び部分断面図である。 フリッパー部の変形例を示すローターの側面図である。 回転羽根の変形例を示すローターの平面図である。 フリッパー部及び回転羽根の変形例を示すローターの平面図及び側面図である。 従来のスラリー撹拌機の内部構造を示す縦断面図及び横断面図である。

符号の説明

１０ スラリー撹拌機
２０ ハウジング
３０ 垂直回転軸
４０ ローター
４１ ボス部
４２ 回転羽根
４３ フリッパー部
４６、４８ 傾斜面
４７ 平坦面
４９ 湾曲面
Ｒ 回転方向

Claims (7)

1. 石膏スラリーの撹拌領域を形成する円筒形ハウジングと、石膏スラリーを前記撹拌領域に導入するスラリー流入口と、石膏スラリーを前記撹拌領域から送出するスラリー送出口と、前記ハウジング内に回転可能に配置されたローターと、該ローターを回転駆動する回転駆動軸とを備えた石膏スラリー撹拌機において、
   前記ローターは、前記ローター中心部から外方に延びる複数の回転羽根と、該ローター中心部から外方に延び、前記回転羽根の間の領域を部分的に占める羽根間領域占有要素とを備え、該羽根間領域占有要素は、その回転方向前側及び後側に位置する前記回転羽根に連接して該回転羽根と一体化することを特徴とする石膏スラリー撹拌機。
2. 前記羽根間領域占有要素の半径（ｒ）が、回転方向後方に遷移するに従って連続的又は段階的に低減することを特徴とする請求項１に記載の石膏スラリー撹拌機。
3. 前記羽根間領域占有要素の高さ（ｈ）が、回転方向後方に遷移するに従って連続的又は段階的に低減することを特徴とする請求項１又は２に記載の石膏スラリー撹拌機。
4. 前記羽根間領域占有要素の高さ（ｈ）は、前記ローターの径方向外方に向かって連続的又は段階的に低減することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の石膏スラリー撹拌機。
5. 密度調整した石膏スラリーを石膏ボード原紙上の所定部分に供給すべく、混合撹拌機から分取した石膏スラリーを石膏スラリー撹拌機で再撹拌する石膏スラリー撹拌機を用いた石膏スラリーの密度制御方法において、
   前記石膏スラリー撹拌機として、前記石膏スラリーの撹拌領域を形成するハウジング内に回転可能に配置されたローターの中心部から外方に延びる複数の回転羽根と、該回転羽根の間の領域を部分的に占める羽根間領域占有要素とを有する石膏スラリー撹拌機を使用し、
   該石膏スラリー撹拌機から前記石膏ボード原紙上に供給すべき前記石膏スラリーの密度を前記石膏スラリー撹拌機のローター回転数の制御によって可変制御することを特徴とする石膏スラリーの密度制御方法。
6. 前記ローターの回転数を可変設定可能な回転数設定手段と、前記回転数を制御する回転数制御手段とを備えた石膏スラリー撹拌機の制御系を用いて前記石膏スラリーの密度を可変制御することを特徴とする請求項５に記載の密度制御方法。
7. 前記石膏スラリーの密度と、前記ローター回転数との関数が予め規定されるとともに、製造条件に適合した比例定数が予め設定され、前記回転数制御手段は、前記回転数設定手段により設定された回転数に基づいて、前記ローター回転数を増大し又は低減することを特徴とする請求項６に記載の密度制御方法。

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