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KR20150094591A - 혼합 교반기, 혼합 교반 방법 및 경량 석고 보드 제조 방법 - Google Patents

혼합 교반기, 혼합 교반 방법 및 경량 석고 보드 제조 방법 Download PDF

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KR20150094591A
KR20150094591A KR1020157010491A KR20157010491A KR20150094591A KR 20150094591 A KR20150094591 A KR 20150094591A KR 1020157010491 A KR1020157010491 A KR 1020157010491A KR 20157010491 A KR20157010491 A KR 20157010491A KR 20150094591 A KR20150094591 A KR 20150094591A
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flow
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야스토시 우에노
히토시 이네나가
유타카 마츠자키
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요시노 셋고 가부시키가이샤
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Abstract

석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리의 선회 운동을 억제하고, 석고 보드용 원지 상의 석고 슬러리의 비중 분포에 편의, 편차 또는 불균일이 발생하는 것을 방지한다. 석고 슬러리의 혼합 교반기(10)는 혼련 영역을 형성하는 원형 광체(20)와, 광체 내에 배치된 회전반(32)을 가진다. 혼합 교반기는 또한 석고 보드용 원지(1) 상에 슬러리를 공급하기 위한 관로(50, 90, 95, 96, 97, 97')를 가진다. 슈트는 관로의 중심축선(C, C1)에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비한 유로 부분(60, 61, 91, 92)을 가지고, 혹은 유로 단면의 변화 또는 편의에 따라 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 유로 부분(98, 99)을 가진다. 관로 내에 관 내 선회류(F)로서 발생한 축대칭형 와류는 유로 부분에 있어서 붕괴하므로, 석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리(3)에는 비중 분포의 불균일성 또는 불안정성을 발생시키는 것 같은 선회 운동이 실질적으로 잔류하지 않는다.

Description

혼합 교반기, 혼합 교반 방법 및 경량 석고 보드 제조 방법{MIXING AND STIRRING DEVICE, MIXING AND STIRRING METHOD, AND METHOD FOR MANUFACTURING LIGHTWEIGHT GYPSUM BOARD}
본 발명은 혼합 교반기, 혼합 교반 방법 및 경량 석고 보드 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리의 선회 운동을 제어 또는 억제하고, 석고 보드용 원지 상의 석고 슬러리의 비중 분포를 균일화할 수 있는 혼합 교반기, 혼합 교반 방법 및 경량 석고 보드 제조 방법에 관한 것이다.
석고 보드는 석고를 주체로 하는 심부(코어)를 석고 보드용 원지로 피복하여 이루어지는 판형상체로서 알려져 있고, 방내화성, 차음성, 시공성 및 경제성 등의 우위성으로부터, 건축용 내장재로서 다채로운 건축물에 있어서 사용되고 있다. 석고 보드는 일반적으로 연속 유입 성형법에 의해 제조된다. 이 성형법은 소석고, 접착 조제, 경화 촉진제, 거품(또는 거품제) 등과, 혼련용의 물을 혼합 교반기로 혼련하는 혼합 교반 공정, 혼합 교반기로 조정한 소석고 슬러리 또는 니장(泥漿)(이하, 간단히 「슬러리」라고 함)을 석고 보드용 원지의 사이에 흘려넣고, 판형상의 연속띠로 성형하는 성형 공정, 그리고, 경화 후의 연속띠형상 적층체를 거칠게 절단하고, 강제 건조 후에 제품 치수로 절단하는 건조·절단 공정을 포함한다.
슬러리를 조정하기 위한 혼합 교반기로서, 통상은 박형 또한 원형의 원심 믹서가 사용된다. 이러한 형식의 믹서는 편평한 원형 광체(筐體)와, 원형 광체 내에 회전 가능하게 배치된 회전반을 가진다. 원형 광체의 상측 덮개 또는 상판의 중심 영역에는 상기 원료 또는 재료를 믹서 내에 공급하기 위한 복수의 혼련 성분 공급구가 배열설치되고, 광체 외주부 또는 하판(바닥판)에는 혼련물(슬러리)을 기 밖으로 송출하는 슬러리 배출구가 배열설치된다. 일반적으로 회전반에는 회전반을 회전시키는 회전축이 연결되고, 회전축은 회전 구동 장치에 연결된다. 광체의 상판은 회전반의 근방까지 늘어뜨려지는 복수의 상위 핀(정지 핀)을 구비하고, 회전반은 회전반 상에 수직으로 고정되고 또한 상판 근방까지 연장되는 하위 핀(이동 핀)을 구비하고, 상하의 핀은 반경 방향으로 교대로 배치된다. 혼련해야 할 상기 복수의 성분이 각 공급구를 통하여 회전반 상에 공급되고, 교반 혼합되면서, 원심력의 작용에 의해 회전반 상을 반경 방향 바깥쪽으로 이동하고, 외주부 또는 하판(바닥판)에 배치된 슬러리 배출구로부터 기 밖으로 송출된다. 이러한 구조의 혼합 교반기는 핀형 혼련기(믹서)라고 불리고 있고, 예를 들면, PCT 국제출원의 국제공개공보 WO00/56435호 공보(특허문헌 1) 등에 개시되어 있다.
믹서 내에서 혼련한 석고 슬러리를 기 밖으로 송출하는 슬러리 송출 방법으로서, 주로 이하의 3종류의 방식의 것이 알려져 있다.
(1) 광체의 원환벽에 형성된 슬러리 배출구에 수직 슈트(「캐니스터」라고도 불림)를 부착하고, 회전반의 원심력에 의해 회전반 상의 슬러리를 슈트 내로 송출하고, 슈트 내에 유입한 슬러리를 중력하에 석고 보드용 원지 상에 유출시킨다(국제공개공보 WO2004/026550호 공보(특허문헌 2)).
(2) 광체의 원환벽에 형성된 슬러리 배출구에 횡방향으로 슬러리 수송관로를 연결하고, 믹서의 토출압을 이용하여 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 토출한다(미국 특허 제6,494,609호 공보(특허문헌 3)).
(3) 광체의 하판에 형성된 슬러리 배출구에 하방향으로 슬러리 토출관로를 연결하고, 믹서 내의 슬러리를 중력하에 슬러리 토출관로로부터 석고 보드용 원지 상에 유출시킨다(일본 특개 2001-300933호 공보(특허문헌 4)).
일반적으로 혼합 교반기 내의 슬러리에는 석고 보드의 비중을 조정하기 위한 거품 또는 거품제가 공급된다. 석고 보드를 경량화함에 있어서 거품 또는 거품제의 배합은 매우 중요하며, 최근의 석고 보드 제조 방법에 있어서는, 적량의 거품 또는 거품제를 적절하게 슬러리에 혼합하는 기술이 특히 중시되고 있다. 슬러리에 대한 거품 또는 거품제의 공급 방법과 슬러리 송출 방법의 관계는 거품 또는 거품제의 공급량(이하, 「거품 공급량」이라고 함)의 저감이나, 슬러리 및 거품의 균일한 혼합에 있어서 매우 중요하다고 생각된다(특허문헌 2, 3).
미국 특허 제6,742,922호 공보(특허문헌 5), 국제공개공보 WO2004/103663호 공보(특허문헌 6)에는 수직 슈트 내의 슬러리 선회류를 이용하여 슬러리 중의 거품 또는 거품제의 균일한 분산·분포 등을 도모하는 기술이 기재되어 있다.
슈트 내에 발생하는 슬러리 선회류에 의해 거품의 균일 분산 등을 도모하도록 구성된 믹서에 있어서는, 특허문헌 5에 기재된 바와 같이, 오리피스 또는 조임부(이하, 「오리피스」라고 함)를 구비한 오리피스 부재가 슈트 내의 원형 유로의 하부에 배열설치된다. 오리피스는 연직 방향의 슬러리의 유동에 대한 유로 저항으로서 작용하므로, 슈트 내에 유입한 슬러리는 중력하에 바로 슈트로부터 유출하지 않고, 슬러리의 관 내 선회류가 슈트 내의 관 내 영역에 확실하게 형성된다.
국제공개공보 WO00/56435호 공보 국제공개공보 WO2004/026550호 공보 미국 특허 제6,494,609호 공보 일본 특개 2001-300933호 공보 미국 특허 제6,742,922호 공보 국제공개공보 WO2004/103663호 공보
상기 오리피스 부재의 오리피스는 슈트의 중심축선을 중심으로 한 수평한 진원형 개구(축대칭 또는 회전 대칭의 형상의 개구)로 이루어진다. 특허문헌 5에 기재된 바와 같이, 오리피스의 상방 영역에 형성된 슬러리 선회류는 오리피스에 있어서 선회 반경을 과도적으로 축소하고 또한 유속을 증대하고, 오리피스 통과 후에 선회 반경을 증대하고 또한 유속을 저감하여, 오리피스 유입 전의 선회 반경 및 유속을 대략 복원 또는 재생한다. 선회 반경 및 유속의 변화에 의해 오리피스 부분에 국부적인 난류가 발생하고, 슬러리 및 거품의 혼합이 촉진된다.
그러나, 슈트로부터 석고 보드용 원지 상에 유출된 슬러리의 비중을 측정하면, 비교적 큰 비중 분포의 편의(偏倚), 편차 또는 불균일이 석고 보드용 원지의 폭 방향에 있어서 발생하는 현상이 본 발명자의 실험에 의해 확인되었다(도 14~17에 나타내는 비교예). 게다가, 본 발명자의 실험에 의하면, 이러한 비중 분포의 편의, 편차 또는 불균일은 석고 보드를 경량화하기 위해 거품 공급량을 증대하면, 현저히 보여지는 현상인 것이 판명되었다. 따라서, 경비중의 석고 보드를 제조하는 경우, 이러한 비중 분포의 편의, 편차 또는 불균일을 확실하게 방지하는 것이 특히 중요하다고 생각된다.
또, 특허문헌 5 및 6에 기재된 기술은 중심축선을 상하 방향으로 배향한 슈트 내의 관 내 영역에 선회류를 생기시켜 거품 및 슬러리의 혼합을 촉진하는 구성인 것이지만, 광체 원환벽의 배출구에 횡방향으로 연결된 슬러리 수송관로(특허문헌 3)나, 광체 하판의 배출구에 하방향으로 연결된 슬러리 토출관로(특허문헌 4)로부터 석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리에 있어서도, 약간의 선회류가 관로의 출구부에 발생하는 현상이 확인된다. 이것은 믹서 내의 혼련 영역에 있어서의 석고 슬러리의 회전 운동이나, 슬러리의 관 내 선회류로서 슬러리 수송관로 또는 슬러리 토출관로의 관 내 영역에 발생한 축대칭형 와류 등의 영향이라고 생각된다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리의 선회 운동을 억제하고, 석고 보드용 원지 상의 석고 슬러리의 비중 분포에 편의, 편차 또는 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있는 혼합 교반기, 혼합 교반 방법 및 경량 석고 보드 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 석고 슬러리를 혼련하는 혼련 영역을 형성하는 원형 광체와, 이 광체 내에 배치되고, 소정의 회전 방향으로 회전하는 회전반과, 상기 혼련 영역의 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 공급하기 위해 상기 광체의 외측에 배열설치된 슬러리 공급용의 관로를 가지는 석고 슬러리의 혼합 교반기에 있어서,
상기 관로는 이 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 석고 슬러리의 축대칭형 와류를 붕괴시키도록, 상기 관로의 중심축선에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비한 유로 부분을 가지고, 혹은 상기 축대칭형 와류의 붕괴를 발생시키도록, 유로 단면의 변화 또는 편의에 따라 상기 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 유로 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 석고 슬러리의 혼합 교반기를 제공한다.
본 발명은 또 석고 슬러리를 혼련하는 혼련 영역을 형성하는 원형 광체와, 이 광체 내에 배치되고, 소정의 회전 방향으로 회전하는 회전반과, 상기 혼련 영역의 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 공급하기 위해 상기 광체의 외측에 배열설치된 슬러리 공급용의 관로를 가지는 석고 슬러리의 혼합 교반기를 사용한 석고 슬러리의 혼합 교반 방법에 있어서,
상기 관로의 중심축선에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비한 유로 부분을 상기 관로에 형성하고, 혹은 유로 단면의 변화 또는 편의에 따라 상기 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 유로 부분을 상기 관로에 형성하고, 상기 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류의 붕괴를 유로 단면 및/또는 유로 중심의 변화에 의해 발생시키고, 상기 유로 부분의 하류측에 위치하는 상기 관로의 방출관 부분의 관 내 영역에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 석고 슬러리의 혼합 교반 방법을 제공한다.
본 발명자의 인식에 의하면, 석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리의 비중 분포의 불균일성 또는 불안정성 등은, 슬러리 공급용 관로의 관 내 영역에 생기한 관 내 선회류에 의해, 비교적 비중이 큰 혼련 성분이 선회류의 외측 부분에 편의하고, 비교적 비중이 작은 혼련 성분이 선회류의 내측 부분에 편의하는 현상에 기인한다. 이 때문에, 비중이 작은 혼련 성분인 거품 또는 거품제를 다량으로 포함하는 석고 슬러리에 있어서는, 이러한 비중 분포의 불균일성 또는 불안정성이 현저하게 확인된다. 본 발명의 상기 구성에 의하면, 슬러리 공급용의 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류는 비축대칭형의 유로 단면, 혹은 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 유로 단면의 변화 또는 편의에 의해, 적어도 부분적으로 붕괴되고, 이 결과 이러한 유로 부분에 있어서 슬러리의 흐름이 비교적 크게 흐트러진다. 이 때문에, 상기 유로 부분을 통과한 관 내 선회류는 유로 부분에 유입하기 전의 상태로 재생하지 않고, 혹은 유로 부분의 하류측에 있어서 관 내 선회류가 발생하기 어렵다. 따라서, 선회 운동이 상기 유로 부분의 하류측에 있어서 대부분 소실되고, 비중 분포의 불균일성 또는 불안정성을 발생시키는 것 같은 선회 운동은 방출관 부분으로부터 석고 보드용 원지 상에 유출하는 슬러리에 실질적으로 잔류하지 않는다. 본 발명자의 실험에 의하면, 이와 같이 선회 운동이 억제된 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 유출시킨 경우, 거품 또는 거품제를 다량으로 포함하는 석고 슬러리에 있어서도, 비중 분포가 균일화 또한 안정되고, 따라서 비중 분포의 불균일성 또는 불안정성 등의 문제는 해소된다.
또한, 축대칭형 와류의 「붕괴」는 반드시 완전히 축대칭형 와류가 붕괴하는 것을 의미하는 것은 아니며, 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 토출 또는 유출시키는 방출관 부분에 관 내 선회류가 재생하거나 또는 발생하는 것을 방지할 수 있을 정도로 석고 슬러리의 축대칭형 와류가 적어도 부분적으로 붕괴하는 것을 의미한다. 또, 「유로 단면」은 석고 슬러리의 흐름의 방향과 직교하는 유로의 단면을 의미한다.
다른 관점에서, 본 발명은 석고 슬러리를 혼련하는 혼련 영역을 형성하는 원형 광체와, 이 광체 내에 배치되고, 소정의 회전 방향으로 회전하는 회전반과, 상기 혼련 영역의 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 공급하기 위해서 상기 광체의 외측에 배열설치된 슬러리 공급용의 관로를 가지는 석고 슬러리의 혼합 교반기를 사용하여 석고 슬러리를 생성하고, 이 석고 슬러리를 상기 원지 상에 공급하여 비중 0.8 이하의 석고 보드를 제조하는 경량 석고 보드의 제조 방법에 있어서,
상기 광체에 슬러리 배출구를 배치하고, 이 슬러리 배출구로부터 유출하는 혼련 영역의 석고 슬러리를 비중 조정용의 거품 또는 거품제와 함께 상기 관로 내에 도입하고, 이 석고 슬러리를 상기 관로의 관 내 영역에서 회전 유동시켜 이 관 내 영역에 관 내 선회류를 발생시키고, 상기 관로 내에 발생하는 관 내 선회류에 의해, 상기 석고 슬러리와 상기 거품 또는 거품제를 이 관로 내에서 혼합하고,
상기 관로의 중심축선에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비한 유로 부분을 상기 관로에 형성하고, 혹은 유로 단면의 변화 또는 편의에 따라 상기 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 유로 부분을 상기 관로에 형성하고, 상기 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류의 붕괴를 유로 단면 및/또는 유로 중심의 변화에 의해 발생시키고, 상기 유로 부분의 하류측에 위치하는 상기 관로의 방출관 부분의 관 내 영역에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 경량 석고 보드의 제조 방법을 제공한다.
바람직하게는 상기 관 내 영역의 중심축선에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비하고 또한 유로 단면을 국부적으로 축소하는 오리피스 유로가 상기 관로에 배치되고, 상기 관 내 영역을 유동하는 축대칭형 와류는 상기 오리피스 유로에 의해 붕괴되고, 이 오리피스 유로의 하류측에 위치하는 상기 관로의 방출관 부분에 있어서의 관 내 선회류의 재생 또는 발생이 억제된다.
본 발명의 상기 구성에 의하면, 석고 슬러리 및 거품 또는 거품제는 관로 내에 발생하는 관 내 선회류에 의해 혼합되고, 슬러리 중의 거품 또는 거품제는 선회류의 직경 방향 안쪽으로 편의하는 경향을 가지지만, 상기 유로 부분 또는 오리피스 유로 내를 유동할 때에 발생하는 축대칭형 와류의 붕괴에 의해, 거품 또는 거품제가 안쪽으로 편의하는 상태는 해소된다. 상기 유로 부분 또는 오리피스 유로는 그 하류측의 방출관 부분에 있어서의 관 내 선회류의 재생 또는 발생을 억제하므로, 슬러리는 거품 또는 거품제를 슬러리 중에 균일하게 분산한 상태에서 방출관 부분으로부터 석고 보드용 원지 상에 방출된다. 이러한 석고 보드 제조 방법에 의하면, 석고 보드의 석고 심부의 비중을 크게 저하시킨 경우(예를 들면, 비중=0.4에 상당하는 배합 및 혼합 조건을 채용한 경우)에 있어서도, 비중 분포의 편의, 편차 또는 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이, 본 발명자의 실험에 의해 확인되었다(도 14~17에 나타내는 실시예).
본 발명의 상기 구성에 의하면, 석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리의 선회 운동을 억제하고, 석고 보드용 원지 상의 석고 슬러리의 비중 분포에 편의, 편차 또는 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있는 혼합 교반기, 혼합 교반 방법 및 경량 석고 보드 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 석고 보드의 성형 공정을 부분적 또한 개략적으로 나타내는 공정 설명도이다.
도 2는 석고 보드 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타내는 믹서의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 믹서의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 믹서의 내부 구조를 나타내는 횡단면도 및 부분 확대도이다.
도 6은 믹서의 내부 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 믹서의 내부 구조를 나타내는 부분 파단 사시도이다.
도 8은 수직 슈트의 횡단면도 및 사시도이다.
도 9는 수직 슈트의 종단면도이다.
도 10은 오리피스 부재의 평면도이다.
도 11은 도 10의 I-I선에 있어서의 오리피스 부재의 단면도이다.
도 12는 비교예에 따른 오리피스 부재를 구비한 수직 슈트의 횡단면도이다.
도 13은 도 12에 나타내는 수직 슈트의 종단면도이다.
도 14는 목표 비중 0.7의 석고 심부에 있어서의 비중 분포의 측정 결과를 나타내는 선도이다.
도 15는 목표 비중 0.6의 석고 심부에 있어서의 비중 분포의 측정 결과를 나타내는 선도이다.
도 16은 목표 비중 0.5의 석고 심부에 있어서의 비중 분포의 측정 결과를 나타내는 선도이다.
도 17은 목표 비중 0.4의 석고 심부에 있어서의 비중 분포의 측정 결과를 나타내는 선도이다.
도 18은 도 10에 나타내는 개구부의 평면 윤곽의 변형예를 예시하는 평면도이다.
도 19는 중심 진원 영역과 개구부의 관계를 나타내는 평면도이다.
도 20은 개구부의 가장자리부 형태를 나타내는 오리피스 부재의 부분 사시도이다.
도 21은 유로 단면을 변화 또는 편의시키고, 혹은 유로를 편심시키는 구성을 예시하는 개략 사시도 및 개략 단면도이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 상기 유로 부분은 유로 단면을 국부적으로 축소하는 오리피스 유로로 이루어지고, 오리피스 유로의 유로 단면의 도형 무게중심은 관로의 중심축선에 대해 편심한 위치에 배치된다. 더욱 바람직하게는 오리피스 유로의 유로 단면의 윤곽은 단일의 도형, 혹은 복수의 도형을 부분적으로 중첩하여 이루어지는 복합 도형의 윤곽이며, 단일 도형 또는 복합 도형의 무게중심은 관로의 중심축선에 대해 편심한다. 예를 들면, 복합 도형은 직경 및/또는 중심 위치가 서로 상이한 복수의 원(진원, 타원, 장원 등)을 부분적으로만 중첩하여 이루어지는 복합 도형이다(중심 위치가 일치하여 완전히 겹쳐진 복수의 진원이나, 일방의 원이 타방의 원에 완전히 포함된 복수의 원 등을 제외함).
본 발명에 있어서는, 도형 무게중심의 편심률 η을 [(관로의 중심축선으로부터 도형 무게중심까지의 거리 ΔE)/(관로의 반경 r)]로서 정의하면, 편심률 η=ΔE/r은 6% 이상의 값(0.06 이상의 값)으로 바람직하게 설정할 수 있다. 희망에 따라 편심률 η을 10% 이상의 값(0.10 이상의 값)으로 설정하는 것도 가능하다. 또, 본 발명에 있어서 도형 무게중심의 편심률 η'을 [(관로의 중심축선으로부터의 도형 무게중심까지의 거리 ΔE)/(관로의 중심축선으로부터 도형 윤곽까지의 거리의 최대값 Rmax)]로서 정의한 경우, 편심률 η'=ΔE/Rmax는 10% 이상의 값(0.1 이상의 값)으로 바람직하게 설정할 수 있다. 희망에 따라 편심률 η'을 15% 이상의 값(0.15 이상의 값)으로 설정하는 것도 가능하다. 본 발명자의 실험에 의하면, 이러한 오리피스 유로의 편심에 의해서도, 그 상류측에 있어서의 선회류의 생성은 방해되지 않는다.
본 발명의 적합한 실시형태에 의하면, 소석고와, 접착 조제, 경화 촉진제 등의 첨가제 및 혼화재와, 혼련용의 물을 포함하는 석고 보드 원료가 혼합 교반기 내에 공급된다. 혼련해야 할 성분은 교반 혼합되면서 원심력의 작용에 의해 회전반 상을 바깥쪽으로 이동하고, 실질적으로 혼합이 완료된 슬러리로서 혼합 교반기의 외주 영역(슬러리 체류 영역)에 이른다. 혼련 영역의 슬러리 배출구는 예를 들면 혼합 교반기의 원심력을 받도록 원형 광체의 원환벽에 배치된다. 석고 슬러리의 비중은 혼수량의 요인을 제외하면, 주로 거품의 혼입량에 의해 결정된다. 바람직하게는 석고 코어의 비중을 조정하기 위한 거품 또는 거품제를 석고 슬러리에 공급하기 위한 거품 공급구는 혼련 영역으로부터 슬러리 배출구 내에 유출하기 직전의 슬러리에 거품 또는 거품제를 도입하도록 원환벽에 배치되고, 혹은 혼련 영역으로부터 슬러리 배출구에 유입한 직후의 슬러리에 거품 또는 거품제를 도입하도록 슬러리 송출부에 배치된다. 즉, 슬러리 중의 거품은 혼합 교반기의 교반 충격의 영향에 의한 파포, 탈포 또는 소포에 기인하여 소실될 수 있지만, 슬러리 조제의 최종 단계에서 거품 또는 거품제를 슬러리에 혼입함으로써, 교반 충격의 영향을 받지 않고, 따라서 거품을 효율적으로 슬러리에 혼합할 수 있으므로, 필요한 거품제 사용량을 크게 저감할 수 있다.
바람직하게는 상기 관로는 광체에 배치된 슬러리 배출구로부터 광체 밖으로 유출된 석고 슬러리를 받아들이는 슈트를 포함한다. 슈트는 상하 방향으로 연장되는 관로의 중심축선을 중심으로 한 축대칭형 와류를 관 내 영역에 형성한다. 슈트의 출구부(하부)는 석고 보드용 원지 상에 석고 슬러리를 방출하는 방출관 부분에 접속된다. 석고 슬러리는 혼련 영역으로부터 슬러리 배출구에 유출될 때, 슬러리 배출구로부터 슈트에 이르는 관로의 관 내 영역을 유동할 때, 혹은 이 관로로부터 슈트 내에 유입될 때에, 유로 단면, 유동 방향, 유체 압력, 유속 등의 변화에 따라, 그 하류측의 관로 또는 슈트 내의 관 내 영역에 관 내 선회류를 발생시킨다. 이 결과, 상하 방향으로 연장되는 관로의 중심축선을 중심으로 한 축대칭형 와류가 슈트 내의 관 내 영역에 형성된다. 오리피스 유로는 관 내 영역을 중력하에 흘러내려가는 축대칭형 와류를 붕괴시키도록 슈트의 하부 영역에 배치된다. 이러한 구성에 의하면, 슈트 내에 형성된 관 내 선회류에 의해, 석고 슬러리와 비중 조정용의 거품 또는 거품제를 슈트 내에서 혼합할 수 있고, 게다가 관 내 영역을 중력하에 흘러내려가는 축대칭형 와류를 오리피스 유로에 의해 붕괴하여, 오리피스 유로의 하류측 또는 하측에 위치하는 방출관 부분에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하고, 이것에 의해, 석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리의 비중을 균일화할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시형태에 있어서, 슬러리 배출구는 광체의 원환벽 또는 외주벽, 혹은 광체의 하판 또는 바닥 덮개에 배치되고, 슈트의 상부는 수지관 등의 관체에 의해 슬러리 배출구에 유체 연통한다. 또, 희망에 따라 슈트의 중심축선을 수직 방향(연직 방향)에 대해 각도를 이루고 배향하는(슈트의 중심축선을 수직 방향(연직 방향)에 대해 경사시키는) 것도 가능하다.
본 발명의 적합한 실시형태에 따른 석고 보드 제조 방법에 의하면, 혼련 영역으로부터 슬러리 배출구 내에 유출하기 직전의 슬러리에 거품 또는 거품제가 공급되고, 혹은 혼련 영역으로부터 슬러리 배출구에 유입한 직후의 슬러리에 거품 또는 거품제가 공급됨과 아울러, 석고 슬러리에 대한 거품 또는 거품제의 공급량은 0.4~0.7의 범위 내의 소정의 비중을 가지는 석고 보드의 석고 심부를 형성하도록 설정된다.
바람직하게는 상기 오리피스 유로를 구비한 오리피스 부재가 상기 관로 내에 배치되고, 오리피스 부재는 오리피스 유로의 축대칭형 와류 붕괴 작용의 강약을 제어 또는 조절하기 위해 오리피스 부재를 회전 또는 이동시키는 유로 단면 조절 수단을 가진다. 이러한 유로 단면 조절 수단에 의해, 오리피스 유로의 유로 단면을 조절 또는 설정 변경하여 오리피스 유로의 상기 작용을 가감할 수 있다. 이러한 오리피스 부재 및 유로 단면 조절 수단을 가지는 혼합 교반기에 의하면, 혼합 교반기의 운전 중에 석고 보드용 원지 상에 공급되는 석고 슬러리의 상태 또는 물성을 관찰 또는 실측하면서, 유로 단면 조절 수단에 의해 오리피스 유로의 상기 작용을 미묘하게 변화시키고 또는 미조절하는 것이 가능하게 되므로, 실무적으로 매우 유리하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명자의 실험에 의하면, 석고 보드용 원지 상에 공급되는 석고 슬러리의 상태 또는 물성은 관로의 중심축선 둘레에 오리피스 부재를 적어도 3°회전시킴으로써 변화했다. 즉, 오리피스 유로의 축대칭형 와류 붕괴 작용의 강약은 적어도 3°의 오리피스 부재의 회전에 의해 가변 제어하고 또는 조절할 수 있는 것이 본 발명자의 실험에 의해 판명되었다.
본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 관로는 광체의 원환벽에 배치된 슬러리 배출구에 접속되고 또한 원환벽으로부터 측방으로 연장되는 슬러리 수송관로, 혹은 광체의 하판에 배치된 믹서 배출구에 접속되고 또한 하판으로부터 늘어뜨려지는 슬러리 토출관로로 이루어진다. 이들 관로의 하류측 단부는 석고 보드용 원지 상에 석고 보드용 석고 슬러리를 방출하는 방출관 부분을 구성한다. 상기 오리피스 유로는 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류를 붕괴시키도록 관로에 배치된다.
(실시예)
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 석고 보드의 성형 공정을 부분적 또한 개략적으로 나타내는 공정 설명도이며, 도 2는 석고 보드 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 부분 평면도이다.
석고 보드용 원지의 하지(1)가 생산 라인을 따라 반송된다. 믹서(10)가 반송 라인과 관련된 소정 위치, 예를 들면, 반송 라인의 상방 영역에 배치된다. 소석고, 접착 조제, 경화 촉진제, 첨가제, 혼화재 등의 분체(P) 및 액체(물)(L)가 믹서(10)에 공급된다. 믹서(10)는 이들 원료를 혼련하고, 슬러리 송출부(4) 및 방출관(7)과, 분취관(8(8a, 8b))을 통하여 슬러리(소석고 슬러리)(3)를 하지(1) 상에 공급한다. 슬러리 송출부(4)는 믹서(10)의 외주부로부터 바깥쪽으로 유출된 슬러리를 받아들이고, 방출관(7)에 도출하도록 배치된다. 거품 생성 수단(도시하지 않음)에 의해 생성한 거품(M)이 슬러리 송출부(4)에 공급된다. 방출관(7)은 슬러리 송출부(4)의 슬러리를 슬러리 토출구(70)로부터 하지(1)의 폭 방향 중앙 영역(코어 영역)에 토출하도록 위치 결정된다. 분취관(8a, 8b)은 믹서(10)의 외주부로부터 바깥쪽으로 유출된 슬러리(3)를 좌우의 슬러리 토출구(80)로부터 하지(1)의 폭 방향 양단 부분(에지 영역)으로 토출하도록 배관된다. 또한, 거품(M) 대신에 거품제를 슬러리에 바로 공급하고, 슬러리 중에 있어서의 거품제의 기포 작용에 의해, 거품을 슬러리 내에 생성해도 된다.
하지(1)는 슬러리(3)와 함께 이송되고, 성형 롤러(18(18a, 18b))에 이른다. 상지(2)가 상측의 롤러(18a)의 외주를 부분적으로 주회하여, 반송 방향으로 전향한다. 전향한 상지(2)는 하지(1) 상의 슬러리(3)에 접하고, 하지(1)와 실질적으로 평행하게 반송 방향으로 반송된다. 하지(1), 슬러리(3) 및 상지(2)로 이루어지는 3층 구조의 연속적인 띠형상 적층체(5)가 성형 롤러(18)의 하류측에 형성된다. 띠형상 적층체(5)는 슬러리 경화 반응의 진행을 수반하면서 반송 속도(V)로 연속 주행하고, 조절단 롤러(19(19a, 19b))에 이른다. 희망에 따라 성형 롤러(18) 대신에 압출 성형기(Extruder)나, 직사각형 개구부를 가지는 게이트의 통과에 의한 성형 등, 각종 성형 수단을 사용할 수 있다.
조절단 롤러(19)는 연속적인 띠형상 적층체를 소정 길이의 판체로 절단하고, 이것에 의해, 석고를 주체로 하는 심부(코어)를 석고 보드용 원지로 피복하여 이루어지는 판형상체, 즉, 석고 보드의 원판이 형성된다. 석고 보드의 원판은 화살표 J 방향(반송 방향 하류측)에 배치된 건조기(도시하지 않음)에 통과되어, 강제 건조되고, 그런 다음 소정의 제품 길이로 절단되어, 그리하여 석고 보드 제품이 제조된다.
도 3 및 도 4는 믹서(10)의 전체 구성을 나타내는 평면도 및 사시도이며, 도 5, 도 6 및 도 7은 믹서(10)의 내부 구조를 나타내는 횡단면도, 종단면도 및 부분 파단 사시도이다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 믹서(10)는 편평한 원통형상 광체 또는 하우징(20)(이하, 「광체(20)」라고 함)을 가지고, 광체(20)는 수평한 원반형상 상판 또는 상측 덮개(21)(이하, 「상판(21)」이라고 함)와, 수평한 원반형상 하판 또는 바닥 덮개(22)(이하, 「하판(22)」이라고 함)와, 상판(21) 및 하판(22)의 외주 부분에 배치된 원환벽 또는 외주벽(23)(이하, 「원환벽(23)」이라고 함)으로 구성된다. 상판(21) 및 하판(22)은 상하 방향으로 소정 간격을 두고 있으며, 분체(P) 및 액체(물)(L)를 혼련 가능한 기 내 혼련 영역(10a)을 믹서(10) 내에 형성한다. 상판(21)의 중심부에는 원형 개구부(25)가 형성되고, 수직인 회전축(30)의 확대 하단부(31)가 원형 개구부(25)를 관통한다. 회전축(30)은 회전 구동 장치, 예를 들면, 전동 모터(도시하지 않음)에 연결되어, 소정의 회전 방향(본 예에서는 상방에서 보아 시계 회전 방향(γ))으로 회전한다. 희망에 따라 변속 장치, 예를 들면, 변속 기어 장치 또는 벨트식 변속기 등이 회전축(30)과 회전 구동 장치의 출력축 사이에 개재 장착된다.
혼련해야 할 분체 성분(P)을 기 내 혼련 영역(10a)에 공급하는 분체 공급관(15)이 상판(21)에 접속됨과 아울러, 혼련용수(L)를 기 내 혼련 영역(10a)에 공급하는 급수관(16)이 상판(21)에 접속된다. 희망에 따라 믹서(10)의 과대한 내압 상승을 규제 가능한 내압 조정 장치 등(도시하지 않음)이 상판(21)에 접속된다.
분취구(48(48a, 48b))가 슬러리 송출부(4)의 반대측에 있어서 원환벽(23)에 배열설치되고, 분취관(8a, 8b)이 분취구(48a, 48b)에 각각 연결된다. 본 실시형태에서는 분취구(48a, 48b)는 소정의 각도 간격(α)을 서로 두고 배치되며, 분체 공급관(15) 및 급수관(16)의 각 공급구는 각도 간격(α)의 범위 내에 있어서, 상판(21)의 중앙 영역에 개구한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 슬러리 송출부(4)를 구성하는 슬러리 배출구(45)가 분취구(48a)로부터 회전 방향(γ)측(하류측)으로 소정의 각도 간격(β)을 두고 원환벽(23)에 형성된다. 슬러리 배출구(45)는 원환벽(23)의 내주면에 개구한다. 슬러리의 비중을 조정하기 위한 거품(M)을 슬러리에 공급하는 거품 공급관(40)이 슬러리 송출부(4)를 구성하는 중공 연결부(47)에 접속된다. 거품 공급관(40)의 거품 공급구(41)가 중공 연결부(47)의 내벽면에 개구한다. 거품 공급구(41)는 슬러리 배출구(45)에 근접하여 슬러리 배출구(45)의 하류측에 배치된다. 또한, 슬러리 비중 조정용의 거품(M)을 슬러리에 공급하기 위한 거품 공급구(도시하지 않음)는 필요에 따라 분취구(48(48a, 48b))에 추가로 배열설치하는 것도 가능하다.
도 5~도 7에 나타내는 바와 같이, 광체(20) 내에는 회전 원반(32)이 회전 가능하게 배치된다. 회전 원반(32)의 중심부가 회전축(30)의 확대 하단부(31)의 하단면에 고정된다. 회전 원반(32)의 중심축선(10b)은 회전축(30)의 회전축선과 일치한다. 회전 원반(32)은 회전축(30)의 회전에 의해, 화살표 γ로 나타내는 방향(시계 회전 방향)으로 회전한다.
다수의 하위 핀(이동 핀)(38)이 대략 반경 방향으로 연장되는 복수의 열을 이루어, 회전 원반(32) 상에 배치된다. 하위 핀(38)은 안쪽 영역에 위치하는 회전 원반(32)의 상면에 수직으로 고정된다. 본 실시예에서는 다수의 치형부(37)가 회전 원반(32)의 외주 영역에 형성된다. 각 치형부(37)는 회전 방향 또한 바깥쪽으로 피혼련 유체(슬러리)를 압압 내지 가압한다. 각 치형부(37) 상에는 복수의 핀(36)이 수직으로 고정된다.
도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 다수의 상위 핀(정지 핀)(28)이 상판(21)에 고정되고, 기 내 혼련 영역(10a) 내에 늘어뜨려진다. 상하의 핀(28, 38)은 회전 원반(32)의 반경 방향으로 교대로 배치되고, 원반의 회전시에 상대 이동하고, 광체(20) 내에 도입된 석고 보드 원료를 혼합 교반한다.
석고 보드의 제조시에는 믹서(10)의 회전 구동 장치가 작동되고, 회전 원반(32)이 화살표 γ방향으로 회전 구동됨과 아울러, 믹서(10)로 혼련해야 할 성분(분체)(P) 및 혼련용수(L)가 분체 공급관(15) 및 급수관(16)을 통하여 믹서(10) 내에 공급된다. 혼련 성분 및 급수는 믹서(10)의 안쪽 영역에 도입되고, 교반 혼합되면서, 원심력의 작용에 의해 회전 원반(32) 상을 바깥쪽으로 이동하고, 외주 영역에 있어서 둘레 방향으로 유동한다.
기 내 혼련 영역(10a)에 생성한 슬러리의 일부는 분취구(48a, 48b)를 통하여 분취관(8a, 8b)에 유입하고, 분취관(8a, 8b)을 통하여 하지(1)(도 1)의 에지 영역에 토출된다. 본 예에 있어서는, 분취구(48a, 48b)는 거품 공급구(도시하지 않음)를 구비하고 있지 않고, 따라서 분취구(48a, 48b)를 통하여 에지 영역에 송급되는 슬러리(3b)(도 2)는 거품을 포함하지 않는 슬러리이며, 중공 연결부(47)를 통하여 코어 영역에 공급되는 슬러리(3a)(도 2)에 비해 상대적으로 고비중의 슬러리이다. 또한, 분취구(48a, 48b)에 거품 공급구(도시하지 않음)를 배열설치한 경우에는, 소량의 거품이 분취구(48a, 48b)에 있어서 슬러리에 공급되지만, 이 경우에 있어서도, 분취구(48)를 통하여 에지 영역에 송급되는 슬러리(3b)는 통상은 중공 연결부(47)를 통하여 코어 영역에 공급되는 슬러리(3a)에 비해 상대적으로 고비중의 슬러리이다.
기 내 혼련 영역(10a)에 생성한 슬러리의 대부분은 치형부(37)에 의해 바깥쪽 또한 회전 방향 전방으로 압압되고, 도 5의 부분 확대도에 화살표로 나타내는 바와 같이, 대략 접선 방향으로 슬러리 송출부(4)의 슬러리 배출구(45)로부터 기 밖으로 유출된다. 중공 연결부(47)는 상류측의 수직측벽(47a), 하류측의 수직측벽(47b) 및 수평한 상하벽(47c, 47d)에 의해 형성된다. 수직측벽(47a)은 원환벽(23)의 대략 접선 방향으로 연장된다. 슬러리 배출구(45) 및 중공 연결부(47)는 믹서(10)의 기 내 혼련 영역(10a)을 향하여 개구하고, 기 내 혼련 영역(10a)의 슬러리를 대략 접선 방향으로 받아들인다. 슬러리 송출부(4)는 원통형 수직 슈트(50)를 추가로 가진다. 중공 연결부(47)의 상류측 개구단은 슬러리 배출구(45)의 가장자리부에 접속되고, 중공 연결부(47)의 하류측 개구단은 수직 슈트(50)의 원통벽 상부에 형성된 상부 개구(55)에 연접한다.
슬러리 배출구(45)로부터 중공 연결부(47)의 슬러리 유로(46) 내에 유입한 슬러리는 상부 개구(55)로부터 수직 슈트(50) 내에 유입한다. 거품 공급구(41)는 회전 방향 상류측의 수직측벽(47a)에 배치되고, 거품(M)은 슬러리 배출구(45)로부터 슬러리 유로(46)에 유입한 직후의 슬러리에 공급된다.
도 5에 파선으로 나타내는 바와 같이, 거품 공급관(40) 대신에 거품 공급관(40')을 원환벽(23)에 접속하고, 거품 공급관(40')의 거품 공급구(41')를 원환벽(23)의 내주벽면에 개구시켜도 된다. 이러한 거품의 공급 방법에 의하면, 거품은 슬러리 배출구(45)로부터 유출하기 직전의 슬러리에 대해 공급된다. 거품을 혼입한 외주 영역의 슬러리는 거품의 혼입 직후에 신속하게 슬러리 배출구(45)로부터 대략 접선 방향으로 슬러리 유로(46)에 유입하고, 슬러리 유로(46)로부터 수직 슈트(50) 내에 유입한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 오리피스 부재(60)의 상류측에 위치하는 수직 슈트(50)의 관 내 영역(D)(이하, 「상류측 관 내 영역(D)」이라고 함)은 상하 방향으로 연장되는 수직(연직)인 중심축선(C)을 중심으로 한 반경(r)의 진원형 횡단면을 가진다. 중공 연결부(47)는 수직 슈트(50)에 대해 편측으로 편심한 상태(본 예에서는 원환벽(23)에 접근하는 측으로 편심한 위치)에서 접속된다. 이 때문에, 슬러리 유로(46)는 편측으로 편심한 위치에서 상류측 관 내 영역(D)에 개구한다. 또한, 본 발명에 있어서, 수직(연직) 방향에 대해 경사진 중심축선(C)을 가지는 슈트를 사용하는 것도 가능하다. 또, 도 5 및 도 6에 파선으로 나타내는 바와 같이, 원환벽(23) 또는 하판(22)에 형성한 슬러리 배출구에 수지관 등의 관체(47', 47”)의 일단(상류단)을 연결하고, 관체의 타단(하류단)을 슈트 내 영역의 상부에 있어서 개방해도 된다.
상류측 관 내 영역(D)에 유입한 슬러리 및 거품은 수직 슈트(50)의 중심축선(C)을 중심으로 선회하고, 상류측 관 내 영역(D)의 내주벽면을 따라 회전 유동한다. 상류측 관 내 영역(D)에 있어서의 슬러리의 선회 운동 또는 회전 운동에 의해, 슬러리 및 거품은 전단력을 받아 혼합하고, 거품은 슬러리 내에 균일하게 분산된다. 수직 슈트(50) 내의 슬러리는 중력하에 상류측 관 내 영역(D)을 흘러내려가고, 방출관(7)(도 1)을 통하여 하지(1)의 폭 방향 중앙 영역에 토출된다. 이리하여, 중공 연결부(47), 수직 슈트(50) 및 방출관(7)은 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 공급하는 슬러리 공급용 관로를 구성한다.
도 8 및 도 9는 수직 슈트(50)의 구성을 나타내는 횡단면도, 사시도 및 종단면도이다. 도 8 및 도 9에 있어서, 광체(20) 및 중공 연결부(47)는 가상선(파선)으로 표시되어 있다.
수직 슈트(50)는 반경(내경)(r)의 금속제 원통체(51)와, 원통체(51)의 정부(頂部) 원형 개구를 폐색하는 금속제 원형 정상판(52)과, 원통체(51)의 하단 가장자리 외주로부터 바깥쪽으로 일체적으로 연장되는 환형상 플랜지부(53)와, 상류측 관 내 영역(D)의 하부에 배치된 오리피스 부재(60)로 구성된다. 고무제 또는 수지제의 L형 관체로 이루어지는 방출관(7)(「부츠」라고도 함)이 슈트(50)의 하류측에 직렬로 연결된다. 방출관(7)은 수직관 부분(71)과, 수직관 부분(71)의 상단 가장자리 외주로부터 바깥쪽으로 일체적으로 연장되는 환형상 플랜지부(72)를 가진다. 환형상 플랜지부(72)는 볼트·너트 조립체(77)의 조임력에 의해, 환형상 플랜지부(53)와 금속제 환형상 띠판(76) 사이에 협지되고, 수직관 부분(71) 및 원통체(51)는 일체적으로 연결된다. 방출관(7)은 수직관 부분(71)에 연속되는 곡관(엘보관) 부분(73)과, 곡관 부분(73)에 연속되는 횡방향 직관 부분(74)을 가지고, 횡방향 직관 부분(74)은 슬러리 토출구(70)(도 2)에 있어서 개구한다.
오리피스 부재(60)는 전체적으로 편평한 원기둥 형태를 가지는 금속제의 일체 성형품으로 이루어지고, 수직 슈트(50)의 상류측 관 내 영역(D)과, 오리피스 부재(60)의 하류측에 위치하는 방출관(7)의 관 내 영역(K)(이하, 「하류측 관 내 영역(K)」이라고 함)을 상호 연통시키는 개구부(61)를 가진다. 도 10은 오리피스 부재(60)의 평면도이며, 도 11은 도 10의 I-I선에 있어서의 단면도이다. 오리피스 부재(60)의 저면도는 평면도와 동일하다.
오리피스 부재(60)는 반경(R)(직경(2R))의 진원형 평면 윤곽을 가진다. 반경(R)은 수직 슈트(50)의 반경(r)과 실질적으로 동일한 치수, 혹은 반경(r)보다 약간 작은 치수로 설정되며, 오리피스 부재(60)의 외주면(62)은 원통체(51)의 내주면(51a)에 간극 없이 접촉 또는 슬라이딩 접촉한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 오리피스 유로를 구성하는 오리피스 부재(60)의 개구부(61)는 반경(R1, R2, R3)의 원형 개구(61a, 61b, 61c)를 중첩한 복합 도형의 윤곽을 가진다. 도 10에 나타내는 XY 좌표계(중심축선(C)을 중심으로 한 수평한 직교 좌표계)에 있어서, 원형 개구(61a, 61b, 61c)의 중심(C1, C2, C3)은 중심축선(C)으로부터 X축 방향 및/또는 Y축 방향으로 어긋난 위치에 위치한다. 즉, 원형 개구(61a)의 중심(C1)은 치수+E1만큼 X축 방향으로 편의하고, 원형 개구(61b)의 중심(C2)은 치수-E2만큼 X축 방향으로 편의하고 또한 치수+E3만큼 Y축 방향으로 편의하고, 원형 개구(61c)의 중심(C3)은 치수-E2만큼 X축 방향으로 편의하고 또한 치수-E3만큼 Y축 방향으로 편의하고, 원형 개구(61a, 61b, 61c)의 평면 윤곽으로 이루어지는 복합 도형의 무게중심(G)은 X축 방향으로 +ΔE만큼 편의하고 있다. 개구부(61)의 편심률 η을 [편심 거리 ΔE/상류측 관 내 영역(D)의 반경(r)]로서 정의하면, 편심률 η의 값은 η≥0.06의 범위의 값(희망에 따라 η≥0.10의 범위의 값)으로 바람직하게 설정할 수 있다. 중심축선(C)으로부터 복합 도형의 윤곽(개구부(61)의 개구 가장자리)까지 거리의 최대값을 Rmax라고 하고, 개구부(61)의 편심률 η'을 [편심 거리 ΔE/최대값 Rmax]로서 정의하면, 편심률 η'의 값은 η'≥0.1의 범위의 값(희망에 따라 η'≥0.15의 범위의 값)으로 바람직하게 설정할 수 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이, 개구부(61)는 오리피스 부재(60)의 전체 높이(H)에 대해, H×1/2의 높이에 있어서 수평으로 배치된다. 외주면(62)의 상하의 원형 가장자리부(63, 64)와, 개구부(61) 사이에는 경사면(68, 69)이 막자사발 형상 또는 원추면 형상으로 연장된다.
도 8 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 오리피스 부재(60)는 원통체(51)의 최하부에 배치된다. 볼트(58)가 원통체(51)의 볼트 구멍(57)에 나사삽입하고, 볼트(58)의 선단부가 볼트(58)의 조임력에 의해 외주면(62)에 압압된다. 볼트(58)는 오리피스 부재(60)를 원통체(51)의 최하부에 건다.
오리피스 부재(60)의 외주면에는 둘레 방향으로 간격을 두고 복수의 볼트 구멍(65)(도 8에 파선으로 나타냄)이 뚫린다. 원통체(51)의 둘레벽 하부에는 둘레 방향으로 연장되는 사각형의 개구부(54)가 형성된다. 개구부(54)의 영역에 위치하는 오리피스 부재(60)의 볼트 구멍(65)에는 볼트(56)의 수나사 선단부가 나사삽입된다. 볼트(56)는 개구부(54)를 관통하고, 원통체(51)의 외측으로 돌출한다. 볼트(58)의 조임력을 과도적으로 해방하고, 볼트(56)의 헤드 부분을 손가락으로 좌우로 압압함으로써, 중심축선(C) 둘레에 오리피스 부재(60)를 회전시킬 수 있다. 오리피스 부재(60)의 회전에 의해, 관로(상류측 관 내 영역(D))에 대한 개구부(61)의 방향성(이방성)이나 상대 위치를 변화시키고, 이것에 의해, 오리피스 부재(60)가 형성하는 오리피스 유로의 축대칭형 와류 붕괴 작용 또는 기능의 강약을 제어 또는 조절할 수 있다. 즉, 오리피스 부재(60)의 회전 기구(볼트 구멍(65), 개구부(54), 볼트(56))는 오리피스 유로의 축대칭형 와류 붕괴 작용 또는 기능을 가변 제어하고 또는 조절하기 위한 오리피스 유로의 유로 단면 조절 수단을 구성한다.
오리피스 부재(60)의 회전에 의한 유로 단면의 변화 또는 조정은 믹서(10)의 작동 전에 실시할 수 있을 뿐만아니라, 믹서(10)의 작동 중에 있어서도 실시할 수 있다. 즉, 이러한 오리피스 유로의 유로 단면 조절 수단에 의하면, 믹서(10)로부터 하지(1) 상에 유출하는 슬러리(3a)의 상태 또는 물성 등을 관찰하고 또는 실측하면서, 오리피스 유로의 작용 또는 기능을 최적화하도록 미묘하게 변화시키거나 또는 미조절하는 것이 가능해지므로, 실무적으로 매우 유익하다. 또한, 본 발명자의 실험에 의하면, 하지(1) 상에 공급되는 슬러리(3)의 상태 또는 물성은 중심축선(C) 둘레에 오리피스 부재(60)를 적어도 3° 회전시킴으로써 변화하고, 따라서 오리피스 유로의 축대칭형 와류 붕괴 작용의 강약은 적어도 3°의 오리피스 부재(60)의 회전에 의해 가변 제어하고 또는 조절할 수 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 상류측 관 내 영역(D)과 슬러리 유로(46)가 편심하고 있으므로, 상류측 관 내 영역(D)에 유입한 슬러리에는 선회력 또는 회전력이 부여되고, 이 결과, 슬러리는 원관 내 선회류(F)(파선의 화살표로 나타냄) 로서 도 9에 나타내는 바와 같이, 상류측 관 내 영역(D)의 내주벽면을 따라 회전 유동하면서 중력하에 흘러내려가고, 사이클론 형상 또는 나선 형상의 축대칭형 와류를 상류측 관 내 영역(D)에 형성한다. 슬러리의 선회 방향은 회전 원반(32)의 회전 방향(γ)(도 5)과 역방향(반시계 회전 방향)이며, 슬러리는 그 회전 유동에 의해, 상류측 관 내 영역(D)에 있어서 혼합·교반 작용을 받는다. 상류측 관 내 영역(D)의 유로 단면이 경사면(68) 및 개구부(61)에 의해 축소하므로, 원관 내 선회류(F)의 선회 반경은 서서히 축소한다.
개구부(61)의 평면 윤곽은 원형 개구(61a, 61b, 61c)를 중첩한 복합 도형이며, 중심축선(C)에 대해 비축대칭의 윤곽이다. 게다가, 개구부(61)의 무게중심(G)은 도 10에 나타내는 바와 같이 X축 방향으로 +ΔE만큼 편의하고 있다. 이 때문에, 원관 내 선회류(F)가 형성하는 축대칭형(회전 대칭형) 와류는 개구부(61)에 있어서 붕괴된다. 개구부(61)를 통과한 선회류(F)는 경사면(69)에 의해 유로 단면이 확대하는 점에서, 선회 반경을 서서히 확대하고, 하류측 관 내 영역(K)에 있어서, 원관 내 선회류(F)와 마찬가지의 원관 내 선회류로 복원하고자 한다. 그러나, 축대칭형의 와류(원관 내 선회류(F))가 개구부(61)에 있어서 붕괴되는 결과, 슬러리의 흐름은 개구부(61)의 근방에 있어서 흐트러지고, 이 결과 원관 내 선회류(F)와 같은 선회류는 하류측 관 내 영역(K)의 흐름이 있는 곳에 재생하지 않고, 원관 내 선회류(F)에 비해 상당히 약한(선회 속도 성분이 작은) 선회류가 하류측 관 내 영역(K)에 발생하는 것에 지나지 않는다. 이러한 선회류는 횡방향 직관 부분(74)의 관 내를 유동하는 동안에 대략 소실되고, 선회 속도 성분을 거의 가지지 않는 슬러리류가 슬러리 토출구(70)(도 2)로부터 하지(1) 상에 유출한다.
도 12 및 도 13은 비교예에 따른 오리피스 부재(100)를 구비한 수직 슈트(50)의 횡단면도 및 종단면도이다. 도 12 및 도 13에 있어서, 광체(20) 및 중공 연결부(47)는 가상선(파선)으로 표시되어 있다.
도 12 및 도 13에는 종래 구조의 오리피스 부재(100)를 구비한 수직 슈트(50)가 비교예로서 나타나 있다. 오리피스 부재(100)는 오리피스 부재(60)와 동일하게, 반경(R)(직경(2R))의 진원형 평면 윤곽을 가지고, 오리피스 부재(100)의 외주면(102)은 슈트(50)의 내주면에 간극 없이 접촉하고 또는 슬라이딩 접촉한다. 오리피스 부재(100)의 개구부(101)는 중심축선(C)을 중심으로 한 반경(R1)의 진원형 윤곽(105)을 가진다. 개구부(101)는 오리피스 부재(60)와 동일하게, 오리피스 부재(100)의 전체 높이(H)에 대해, H×1/2의 높이에 있어서 수평으로 배치된다. 오리피스 부재(100)의 상하의 원형 가장자리부(103, 104)와, 원형 개구(106) 사이에는 경사면(108, 109)이 막자사발 형상 또는 원추면 형상으로 연장된다.
상기 서술한 바와 같이, 상류측 관 내 영역(D)에 유입한 슬러리는 원관 내 선회류(F)(파선의 화살표로 나타냄)로서 도 12에 나타내는 바와 같이, 상류측 관 내 영역(D)의 내주벽면을 따라 회전 유동하면서 중력하에 흘러내려가는 사이클론 형상 또는 나선 형상의 축대칭형 와류이다. 상류측 관 내 영역(D)의 유로 단면이 경사면(108) 및 개구부(101)에 의해 축소하므로, 원관 내 선회류(F)의 선회 반경은 서서히 축소한다. 개구부(101)를 통과한 선회류(F)는 경사면(109)에 의해 유로 단면이 확대되는 점에서, 선회 반경을 서서히 확대하고, 하류측 관 내 영역(K)에 있어서, 원관 내 선회류(F)와 마찬가지의 원관 내 선회류로 복원한다. 따라서, 원관 내 선회류(F)와 마찬가지의 선회류가 하류측 관 내 영역(K)의 흐름이 있는 곳에 재생한다. 하류측 관 내 영역(K)에 재생한 선회류(F')는 선회류(F)에 비해 선회 속도 성분이 쇠퇴한 축대칭형 와류이지만, 선회류(F')의 선회 속도 성분은 횡방향 직관 부분(74)의 관 내를 유동하는 동안에는 소실하지 않고, 슬러리 토출구(70)(도 2)에 있어서 실질적으로 잔류한다. 이 때문에, 슬러리는 선회류로서 슬러리 토출구(70)로부터 하지(1) 상에 유출한다.
도 14~도 17은 도 8~도 11에 나타내는 오리피스 부재(60)(본 실시예)를 구비한 석고 보드 제조 장치와, 도 12 및 도 13에 나타내는 종래의 오리피스 부재(100)(비교예)를 구비한 석고 보드 제조 장치에 관한 것으로, 석고 심부(코어)의 비중 분포를 측정한 시험 결과를 나타내는 선도이다.
본 발명자들은 오리피스 부재(60)(본 실시예)를 수직 슈트(50)에 내장한 석고 보드 제조 장치를 사용하여 석고 보드를 시작(試作)함과 아울러, 오리피스 부재(60)를 종래의 오리피스 부재(100)(비교예)로 치환하여 동일한 배합 및 제조 조건으로 석고 보드를 시작했다. 시작된 석고 보드는 3척×6척(910mm×1820mm), 판두께 12.5mm의 표준적인 석고 보드이다.
도 14(C) 및 도 14(D)에는 비중 분포를 측정하기 위한 공시체의 채취 방법이 개략적으로 나타나 있다. 본 발명자들은 석고 보드 시작품(M)의 길이 방향 중간부에 있어서 길이 방향 치수 150mm의 대역을 석고 보드 시작품으로부터 폭 방향으로 잘라냄과 아울러, 고비중으로 한 분취 슬러리의 경화체 부분을 제거하기 위해, 석고 보드의 에지부에 상당하는 치수 50mm의 측가장자리 부분(N)을 절단·제거하고, 이것에 의해, 도 14(D)에 나타내는 810mm×150mm의 띠판 형상 시험편(Q)을 채취했다. 본 발명자는 또한 시험편(Q)을 길이 방향으로 10등분으로 균등 분할하고, 81mm×150mm의 공시체(S(S1~S10))를 채취한 후, 각 공시체(S(S1~S10))의 비중을 측정했다.
석고 심부의 비중(목표값)=0.7로 설정한 배합 및 제조 조건으로 시작한 석고 보드로부터 채취된 공시체(S(S1~S10))에 관하여, 석고 심부의 비중을 실측한 값이 도 14(A) 및 도 14(B)에 나타나 있다. 도 14(A) 및 도 14(B)에 있어서, 횡축은 도 14(D)에 나타내는 공시체(S1~S10)에 상응하는 석고 보드의 폭 방향 위치를 나타내고 있고, 종축은 비중의 측정값(실측값)이다. 도 14(A)는 오리피스 부재(60)(본 실시예)를 구비한 석고 보드 제조 장치에 의해 시작한 석고 보드의 시험 결과이며, 도 14(B)는 오리피스 부재(100)(비교예)를 구비한 석고 보드 제조 장치에 의해 시작한 석고 보드의 시험 결과이다.
도 14(A) 및 도 14(B)의 각 시험 결과로부터 명확한 바와 같이, 오리피스 부재(100)(비교예)를 사용한 경우, 석고 코어의 비중은 석고 보드의 폭 방향에 있어서, 0.712~0.674의 범위에서 크게 변화하는 것에 대해, 오리피스 부재(60)(본 실시예)를 사용한 경우, 석고 코어의 비중은 0.697~0.694의 범위 내에서 변화하는 것에 지나지 않고, 석고 보드의 폭 방향에 있어서, 대략 일정한 값을 나타내고 있다. 이것은 다음 사항을 의미한다.
(1) 오리피스 부재(100)(비교예)를 사용한 경우, 오리피스 부재(100)의 하류측의 유로 내에 있어서 비교적 강한 선회류가 발생하고, 거품과 슬러리가 부분적으로 분리된 상태에서 슬러리가 석고 보드용 원지 상에 유출되기 쉽다.
(2) 이것에 대해, 오리피스 부재(60)(본 실시예)를 사용한 경우, 거품과 슬러리의 분리가 실질적으로 완전히 해소된 상태에서 슬러리가 방출관(7)으로부터 석고 보드용 원지 상에 유출된다.
도 15~17은 석고 심부(코어)의 비중(목표값)을 0.6, 0.5 및 0.4로 설정한 배합 및 제조 조건으로 석고 보드를 시작하고, 시작한 석고 보드로부터 채취한 마찬가지의 공시체(S1~S10)에 관하여, 석고 심부(코어)의 비중을 실측한 값이 나타나 있다. 각 도면에 있어서, (A)도면은 오리피스 부재(60)(본 실시예)를 구비한 석고 보드 제조 장치에 의해 시작한 석고 보드의 시험 결과이며, (B)도면은 오리피스 부재(100)(비교예)를 구비한 석고 보드 제조 장치에 의해 시작한 석고 보드의 시험 결과이다.
도 15~17에 나타내는 실험 결과로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 오리피스 부재(100)(비교예)를 사용한 경우, 석고 심부의 비중을 0.6 이하로 저감하면, 비중의 편차가 더욱 확대된다. 특히, 목표 비중을 0.4로 설정한 경우, 측정된 최대 비중 및 최소 비중의 차는 목표 비중의 15%를 넘는다. 이것에 대해, 오리피스 부재(60)(본 실시예)를 사용한 경우, 비중의 편차는 확대되지 않고, 실질적으로 일정한 비중 분포를 가지는 석고 보드를 제조할 수 있다. 예를 들면, 목표 비중을 0.4로 설정한 경우, 측정된 최대 비중 및 최소 비중의 차는 목표 비중의 약2%인 것에 지나지 않는다. 따라서, 상기 오리피스 부재(60)의 채용은 석고 보드의 경량화를 도모함에 있어서 매우 유효한 수단이다.
도 18은 개구부(61)의 평면 윤곽의 변형예를 예시하는 평면도이다.
상기 서술한 실시예에 있어서는, 오리피스 부재(60)의 개구부(61)는 3개의 진원형 윤곽의 원(원형 개구(61a, 61b, 61c))을 부분적으로 중첩하여 이루어지는 복합 도형의 윤곽을 가지지만, 개구부(61)를 윤곽으로 하여, 예를 들면, 도 18(A)에 나타내는 바와 같이 단일의 진원형 윤곽을 전체적으로 이동하고, 이것에 의해, 중심축선(C)에 대해 편심한 위치에 개구부(61)의 중심(무게중심(G))을 위치 결정해도 되고, 혹은 도 18(B)에 나타내는 바와 같이 개구부(61)의 윤곽 자체를 편의 또는 변형시킴으로써 개구부(61)의 무게중심(G)을 중심축선(C)에 대해 편심시켜도 된다. 또, 도 18(C)에 나타내는 바와 같이 2개의 진원형 윤곽(중심 C1:C2, 반경 R1:R2, 편심량 +E1:-E2)을 복합시킨 복합 도형에 의해 개구부(61)를 형성하고, 혹은 4개의 진원형 윤곽(중심 C1:C2:C3:C4, 반경 R1:R2:R3:R4, 편심량 +E1:-E2:+E3, +E5:+E4, -E6)을 복합시킨 복합 도형에 의해 개구부(61)를 형성해도 된다. 또한, 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 이러한 개구부(61)의 윤곽은 본 발명의 기술사상에 상응하여 적당히 설계 변경할 수 있는 성질의 것이다.
도 18의 각 도면에는 중심축선(C)을 중심으로 한 반경 Rmin의 중심 진원 영역 Umin이 나타나 있다. 도 19(A)에는 가장자리부가 비원형으로 변형한 개구부(61)와, 중심 진원 영역 Umin과의 관계가 나타나 있다. 도 19(A)에 나타내는 바와 같이, 개구부(61)는 반경 Rmin의 중심 진원 영역 Umin을 포함하고, 반경 Rmax의 최대 진원 영역 Umax에 포함된다. 바람직하게는 반경 Rmin은 반경 r×0.15 이상의 치수로 설정되고, 반경 Rmax는 반경 r×0.85 이하의 치수로 설정되고, 따라서 개구부(61)의 윤곽은 반경 r×(0.15~0.85), 바람직하게는 반경 r×(0.2~0.8)의 환형상 대역의 범위 내에서 변화한다.
도 19(B)에는 반경(R1)의 진원 윤곽을 가지는 개구부(61)를 중심축선(C)에 대해 비교적 크게 편심시킨 상태가 나타나 있다. 중심축선(C1)(무게중심(G))은 반경 r×(0.2~0.8)의 환형상 대역에 위치하고 있고, 개구부(61)는 반경 Rmin의 중심 진원 영역 Umin을 포함하고 있지 않고, 중심 진원 영역 Umin은 개구부(61)의 외측으로 연장된다. 그러나, 이러한 상태여도, 사이클론 형상 또는 나선 형상의 축대칭형 와류가 상류측 관 내 영역(D)에 희망에 따라 발생한다. 이것은 개구부(61)의 윤곽을 비교적 크게 변형시키고, 혹은 개구부(61)를 비교적 크게 편심시킨 경우에도, 슬러리 및 거품을 혼합하기 위한 축대칭형 와류를 상류측 관 내 영역(D)에 생성할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 이와 같이 중심 진원 영역 Umin이 개구부(61)의 외측으로 연장되는 경우에 있어서도, 중심축선(C)은 개구부(61) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
도 20은 개구부(61)의 가장자리부의 형태를 나타내는 부분 사시도이다. 도 20(A)에 나타내는 개구부(61)는 전체 둘레에 걸쳐 선형 또는 선형상의 가장자리부(67)를 가지고, 도 20(B)에 나타내는 개구부(61)는 전체 둘레에 걸쳐 일정한 경사각의 경사면(68, 69)을 가진다. 도 20(A)에 나타내는 바와 같이, 개구부(61)가 선형 또는 선형상 가장자리부(67)를 가지는 경우, 경사면(68, 69)의 경사 각도는 개구부(61)의 윤곽에 상응하여 변화한다. 한편, 경사면(68, 69)의 경사 각도를 일정한 각도로 설정한 경우, 개구부(61)의 가장자리부 영역에는 적어도 부분적으로 면형상 가장자리부(66)가 형성된다. 이러한 면형상 가장자리부(66)에 있어서는, 슬러리의 체류·경화에 의해 석고 경화 덩어리가 생성되고 또한 부착되는 경향이 확인되므로, 개구부(61)에 있어서의 슬러리 경화 덩어리의 부착을 방지하는 관점에서는, 개구부(61)는 도 20(A)에 나타내는 바와 같이 선형 또는 선형상 가장자리부(67)를 구비하는 것이 바람직하다.
도 21은 유로 단면의 변화 또는 편의에 의해 관로의 중심축선(C)의 위치를 변화시키는 구성을 예시하는 개략 사시도 및 개략 단면도이다.
상기 서술한 바와 같이, 믹서(10) 내에서 혼련한 석고 슬러리를 기 밖으로 송출하는 슬러리 송출 방법으로서, 도 5에 나타내는 관로(47')와 같이 광체(20)의 원환벽(23)에 형성된 슬러리 배출구에 횡방향으로 슬러리 수송관로를 연결하고, 믹서(10)의 토출압을 이용하여 슬러리를 하지(1) 상에 바로(슈트를 사용하지 않고) 토출하는 방식과, 도 6에 나타내는 관로(47”)와 같이 광체(20)의 하판(22)에 형성된 슬러리 배출구에 하방향으로 슬러리 토출관로를 연결하고, 믹서(10) 내의 슬러리를 중력하에 바로(슈트를 사용하지 않고) 석고 보드용 원지 상에 유출시키는 방식이 알려져 있다. 도 21에는 이러한 슬러리 송출 방법의 관로에 본 발명을 적용한 구성이 개략적으로 나타나 있다. 또한, 상기 서술한 슈트(50)와 마찬가지의 슈트를 슬러리 수송관로 또는 슬러리 토출관로에 적당히 개재 장착하는 것도 가능하다.
도 21(A)에 나타내는 관로(90)는 전체적으로 진원형 유로 단면을 가지지만, 관로(90)의 중심축선(C)에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비한 유로 부분(91, 92)을 국부적으로 구비한다. 도 21(A)에 나타내는 유로 부분(91, 92)은 장축을 연직 또는 수평을 향하게 한 타원형 단면을 가진다. 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류(F)는 비축대칭형의 유로 단면의 유로 부분(91, 92)에 의해, 적어도 부분적으로 붕괴하고, 이 결과 유로 부분(91, 92)을 통과한 관 내 선회류는 유로 부분(91, 92)에 유입하기 전의 상태로 재생하지 않고, 혹은 유로 부분(91, 92)의 하류측에 있어서 관 내 선회류가 발생하기 어렵다.
도 21(B)에 나타내는 관로(95)는 진원형 단면의 관로 부분(96, 97)으로 구성되지만, 관로 부분(96, 97)의 반경(R1, R2)은 상이하고, 상대적으로 소직경의 관로 부분(97)은 관로 부분(96, 97)의 접속부(유로 부분)(98)에 있어서, 관로 부분(96)의 편측(도면에 있어서 하측)으로 편의하고 있다. 관로 부분(96, 97)의 중심축선(C1, C2)은 접속부(98)에 있어서 편심하고 있고(편심량+ΔE), 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류(F)는 이러한 유로 단면의 변화 및 편의에 따라, 적어도 부분적으로 붕괴하고, 이 결과 유로 부분을 통과한 관 내 선회류는 유로 부분에 유입하기 전의 상태로 재생하지 않고, 혹은 유로 부분의 하류측에 있어서 관 내 선회류가 발생하기 어렵다. 변형예로서 도 21(B)에 파선으로 나타내는 바와 같이 상대적으로 대직경의 관로 부분(97')(반경(R2'))을 관로 부분(96)에 접속하고, 관로 부분(96, 97')의 접속부(유로 부분)(99)에 있어서, 관로 부분(96, 97')의 중심축선(C1, C2')을 편심시키고(편심량-ΔE'), 이것에 의해, 관로(95)를 접속부(99)에 있어서 관로 부분(96)의 편측(도면에 있어서 상측)으로 편의시키는 것도 가능하다. 또한, 관로 부분(96, 97')의 하류측에 관로 부분(96) 등의 관로 부분을 추가로 접속하고, 관로 부분(96, 97')을 국소적 또는 과도적인 유로 단면 축소부 또는 유로 단면 확대부로서 형성해도 된다.
이상, 본 발명의 적합한 실시형태 및 실시예에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 또는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위 내에서 각종 변형 또는 변경이 가능하다.
예를 들면, 본 발명의 혼합 교반기의 구성은 핀형 믹서 이외의 형식의 믹서, 예를 들면, 핀리스 믹서(날개형 믹서 등)에 동일하게 적용할 수 있다.
또, 상기 슈트, 슬러리 수송관로 또는 슬러리 토출관로의 관 내 유로의 횡단면은 엄밀한 의미에서의 진원형에 반드시 한정되는 것은 아니며, 약간의 오차, 뒤틀림 또는 국소적 변형 등을 가지는 원형 윤곽으로 설계하는 것도 가능하다. 희망에 따라 슈트의 중심축선을 수직 방향(연직 방향)에 대해 경사시키고, 혹은 가요관 등의 관체에 의해 슈트 내 영역과 믹서의 혼련 영역을 유체 연통시키는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예에 따른 믹서는 비교적 고비중의 슬러리를 분취구로부터 분취하는 구성을 가지지만, 분취구를 구비하지 않는 형식의 믹서, 혹은 분취구로부터도 비교적 저비중의 슬러리를 분취하는 형식의 믹서에 있어서 본 발명을 적용해도 된다.
또, 상기 실시예에 따른 믹서는 거품을 중공 연결부의 슬러리에 공급하는 구성의 것이지만, 거품을 광체 내 영역의 슬러리에 공급하고, 혹은 거품을 슈트 내의 슬러리에 공급하는 것도 가능하다. 덧붙여서, 상기 실시예에 있어서는, 거품 생성 수단에 있어서의 거품제의 기포 작용에 의해 생성한 거품을 슬러리에 공급하도록 구성되어 있지만, 거품제를 슬러리에 바로 공급하고, 슬러리 중에 있어서의 거품제의 기포 작용에 의해 거품을 슬러리 내에 생성해도 된다. 또한, 슈트 내에 있어서의 슬러리의 회전 유동의 방향은 중공 연결부와 슈트의 위치 관계의 변경에 의해, 상기 실시예의 방향(도 5에 나타내는 방향)과 역방향으로 설정하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 오리피스 유로를 구성하는 오리피스 부재의 개구부는 수평으로 배치되고, 평면 윤곽의 변화에 따라 유로 단면을 변화 또는 편의시키도록 구성되어 있지만, 개구부를 전체적 또는 부분적으로 경사시켜도 되고, 혹은 수평면에 대한 경사각의 변화(가변 설정)에 따라, 유로 단면을 변화 또는 편의시키고, 이것에 의해, 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 것도 가능하다. 또한, 이러한 각도 변화에 따라 유로 단면을 변화 또는 편의시키는 경우, 적어도 3도의 경사각의 설정이 필요하다.
(산업상 이용가능성)
이상 설명하는 바와 같이, 본 발명은 석고 보드를 제조하기 위한 혼합 교반기, 혼합 교반 방법 및 석고 보드 제조 방법에 적용된다. 본 발명에 의하면, 석고 보드용 원지 상에 유출하는 석고 슬러리의 선회 운동을 억제하고, 석고 보드용 원지 상의 석고 슬러리의 비중 분포에 편의, 편차 또는 불균일이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 구성은 비중 0.4~0.7의 경량 석고 보드의 제조에 있어서, 석고 심부의 비중 분포를 균일화할 수 있으므로, 경량 석고 보드의 제조에 있어서 매우 유효하게 사용할 수 있다. 따라서, 최근의 석고 보드의 경량화 경향을 고려하면, 그 실용적 효과는 매우 현저하다.
1…하지
2…상지
3…슬러리
4…슬러리 송출부
5…띠형상 적층체
7…방출관
8…분취관
10…믹서
20…광체(하우징)
23…원환벽
40…거품 공급관
41…거품 공급구
45…슬러리 배출구
46…슬러리 유로
47…중공 연결부
50…슈트
51…원통체
54…개구부
55…상부 개구
56, 58…볼트
57, 65…볼트 구멍
60…오리피스 부재
61…개구부(오리피스 유로)
62…외주면
63, 64…원형 가장자리부
68, 69…경사면
70, 80…슬러리 토출구
90, 95…관로
91, 92…유로 부분
96, 97, 97'…관로 부분
98, 99…접속부(유로 부분)
C…중심축선
D…슈트 내의 관 내 영역(상류측 관 내 영역)
F…원관 내 선회류
G…오리피스 유로의 도형 무게중심
H…오리피스 부재의 전체 높이
K…방출관의 관 내 영역(하류측 관 내 영역)
P…분체
L…액체(물)
M…거품
r, R…반경

Claims (23)

  1. 석고 슬러리를 혼련하는 혼련 영역을 형성하는 원형 광체와, 이 광체 내에 배치되고, 소정의 회전 방향으로 회전하는 회전반과, 상기 혼련 영역의 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 공급하기 위해서 상기 광체의 외측에 배열설치된 석고 슬러리 공급용의 관로를 가지는 석고 슬러리의 혼합 교반기에 있어서,
    상기 관로는 이 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 석고 슬러리의 축대칭형 와류를 붕괴시키도록, 상기 관로의 중심축선에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비한 유로 부분을 가지고, 혹은 상기 축대칭형 와류의 붕괴를 발생시키도록, 유로 단면의 변화 또는 편의에 따라 상기 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 유로 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 석고 슬러리의 혼합 교반기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유로 부분은 유로 단면을 국부적으로 축소하는 오리피스 유로로 이루어지고, 이 오리피스 유로의 유로 단면의 도형 무게중심은 상기 관로의 중심축선에 대해 편심한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 혼합 교반기.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 오리피스 유로의 유로 단면의 윤곽은 복수의 도형을 부분적으로 중첩하여 이루어지는 복합 도형의 윤곽이며, 이 복합 도형의 무게중심은 상기 관로의 중심축선에 대해 편심하고 있는 것을 특징으로 하는 혼합 교반기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복합 도형은 직경 및/또는 중심 위치가 서로 상이한 복수의 원을 부분적으로만 중첩하여 이루어지는 복합 도형인 것을 특징으로 하는 혼합 교반기.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관로는 상기 광체에 배치된 슬러리 배출구로부터 광체 밖으로 유출된 석고 슬러리를 받아들이고 또한 이 석고 슬러리를 중력하에 흘러내려가게 하는 슈트를 포함하고, 이 슈트 내의 관 내 영역에서는 상기 석고 슬러리는 회전 유동하고, 상기 원지 상에 석고 슬러리를 방출하는 상기 관로의 방출관 부분이 상기 슈트의 출구부에 접속되어 있고, 상기 오리피스 유로는 상하 방향으로 연장되는 관로의 중심축선을 중심으로 하여 관 내 영역에 형성되고 또한 상기 슈트 내의 관 내 영역을 유동하는 축대칭형 와류를 붕괴시켜 상기 방출관 부분에 중력하에 도출하도록, 상기 슈트의 출구부 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 혼합 교반기.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관로는 상기 광체의 원환벽에 배치된 슬러리 배출구에 접속되고 또한 이 원환벽으로부터 측방으로 연장되는 슬러리 수송관로, 혹은 상기 광체의 하판에 배치된 슬러리 배출구에 접속되고 또한 이 하판으로부터 늘어뜨려지는 슬러리 토출관로와, 상기 관로의 하류측 단부에 위치하고 또한 상기 원지 상에 석고 슬러리를 방출하도록 구성된 방출관 부분을 가지고, 상기 오리피스 유로는 상기 슬러리 수송관로 내 또는 슬러리 토출관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류를 붕괴시키도록, 상기 관로에 배치되는 것을 특징으로 하는 혼합 교반기.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오리피스 유로를 구비한 오리피스 부재가 상기 관로 내에 배치되고, 이 오리피스 부재는 상기 오리피스 유로의 축대칭형 와류 붕괴 작용의 강약을 제어 또는 조절하기 위해 상기 오리피스 부재를 회전 또는 이동시키는 유로 단면 조절 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 혼합 교반기.
  8. 석고 슬러리를 혼련하는 혼련 영역을 형성하는 원형 광체와, 이 광체 내에 배치되고, 소정의 회전 방향으로 회전하는 회전반과, 상기 혼련 영역의 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 공급하기 위해서 상기 광체의 외측에 배열설치된 슬러리 공급용의 관로를 가지는 석고 슬러리의 혼합 교반기를 사용한 석고 슬러리의 혼합 교반 방법에 있어서,
    상기 관로의 중심축선에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비한 유로 부분을 상기 관로에 형성하고, 혹은 유로 단면의 변화 또는 편의에 의해 상기 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 유로 부분을 상기 관로에 형성하고, 상기 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류의 붕괴를 유로 단면 및/또는 유로 중심의 변화에 의해 발생시키고, 상기 유로 부분의 하류측에 위치하는 상기 관로의 방출관 부분의 관 내 영역에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 석고 슬러리의 혼합 교반 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 유로 단면을 국부적으로 축소하는 오리피스 유로에 의해 상기 유로 부분을 형성하고, 상기 오리피스 유로의 유로 단면의 도형 무게중심을 상기 관로의 중심축선에 대해 편심한 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 혼합 교반 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 광체에 슬러리 배출구를 배치하고, 슈트에 의해 상기 관로를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 슬러리 배출구로부터 유출하는 혼련 영역의 석고 슬러리를 상기 슈트 내에 도입하여 상기 슈트에 의해 중력하에 흘러내려가게 하고,
    상기 오리피스 유로를 상기 슈트의 출구측 부분에 배치하고, 상기 슈트 내의 관 내 영역에 형성되고 또한 이 관 내 영역을 유동하는 관 내 선회류로 이루어지는 축대칭형 와류를 상기 오리피스 유로에 의해 붕괴하고, 이 오리피스 유로의 하류측에 위치하는 상기 방출관 부분에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 혼합 교반 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 관로는 상기 광체의 원환벽에 접속되고 또한 이 원환벽으로부터 측방으로 연장되는 슬러리 수송관로, 혹은 상기 광체의 하판에 접속되고 또한 이 하판으로부터 늘어뜨려지는 슬러리 토출관로에 의해 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 오리피스 유로는 상기 슬러리 수송관로 내 또는 슬러리 토출관로 내에 배치되고, 이 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류를 붕괴시키고, 이 오리피스 유로의 하류측에 위치하는 상기 방출관 부분에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 혼합 교반 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 관로 내에 발생하는 관 내 선회류에 의해, 석고 슬러리와 비중 조정용의 거품 또는 거품제를 이 관로 내에서 혼합함과 아울러, 상기 관 내 영역을 유동하는 축대칭형 와류를 상기 오리피스 유로에 의해 붕괴하여, 이 오리피스 유로의 하류측에 위치하는 상기 방출관 부분에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하고, 이것에 의해, 상기 원지 상에 유출하는 석고 슬러리의 비중을 균일화하는 것을 특징으로 하는 혼합 교반 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 0.4~0.7의 범위 내의 비중을 가지는 석고 보드의 석고 심부를 형성하도록, 상기 석고 슬러리에 대한 거품 또는 거품제의 공급량을 설정하는 것을 특징으로 하는 혼합 교반 방법.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오리피스 유로의 유로 단면의 위치 또는 형상을 변화 또는 편의시켜 이 오리피스 유로의 축대칭형 와류 붕괴 작용의 강약을 제어 또는 조절하는 것을 특징으로 하는 혼합 교반 방법.
  15. 석고 슬러리를 혼련하는 혼련 영역을 형성하는 원형 광체와, 이 광체 내에 배치되고, 소정의 회전 방향으로 회전하는 회전반과, 상기 혼련 영역의 석고 슬러리를 석고 보드용 원지 상에 공급하기 위해서 상기 광체의 외측에 배열설치된 슬러리 공급용의 관로를 가지는 석고 슬러리의 혼합 교반기를 사용하여 석고 슬러리를 생성하고, 이 석고 슬러리를 상기 원지 상에 공급하여 비중 0.8 이하의 석고 보드를 제조하는 경량 석고 보드의 제조 방법에 있어서,
    상기 광체에 슬러리 배출구를 배치하고, 이 슬러리 배출구로부터 유출하는 혼련 영역의 석고 슬러리를 비중 조정용의 거품 또는 거품제와 함께 상기 관로 내에 도입하고, 이 석고 슬러리를 상기 관로의 관 내 영역에서 회전 유동시켜 이 관 내 영역에 관 내 선회류를 발생시키고, 상기 관로 내에 발생하는 관 내 선회류에 의해, 상기 석고 슬러리와 상기 거품 또는 거품제를 이 관로 내에서 혼합하고,
    상기 관로의 중심축선에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비한 유로 부분을 상기 관로에 형성하고, 혹은 유로 단면의 변화 또는 편의에 따라 상기 관로의 중심축선의 위치를 변화시키는 유로 부분을 상기 관로에 형성하고, 상기 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류의 붕괴를 유로 단면 및/또는 유로 중심의 변화에 의해 발생시키고, 상기 유로 부분의 하류측에 위치하는 상기 관로의 방출관 부분의 관 내 영역에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 경량 석고 보드의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 관 내 영역의 중심축선에 대해 비축대칭형의 유로 단면을 구비하고 또한 유로 단면을 국부적으로 축소하는 오리피스 유로를 상기 관로에 배치하고, 상기 관 내 영역을 유동하는 축대칭형 와류를 상기 오리피스 유로에 의해 붕괴하고, 이 오리피스 유로의 하류측에 위치하는 상기 관로의 방출관 부분에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 경량 석고 보드의 제조 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 석고 슬러리를 중력하에 흘러내려가게 하는 슈트에 의해 상기 관로를 적어도 부분적으로 형성하고, 상기 석고 슬러리를 상기 거품 또는 거품제와 함께 상기 슈트 내의 관 내 영역에서 회전 유동시키고,
    상기 오리피스 유로를 상기 슈트의 출구측 부분에 배치하고, 상기 관 내 영역을 유동하는 축대칭형 와류를 상기 오리피스 유로에 의해 붕괴하고, 이 오리피스 유로의 하류측에 위치하는 상기 방출관 부분에 있어서 관 내 선회류가 재생 또는 발생하는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 경량 석고 보드의 제조 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 관로는 상기 광체의 원환벽에 접속되고 또한 이 원환벽으로부터 측방으로 연장되는 슬러리 수송관로, 혹은 상기 광체의 하판에 접속되고 또한 이 하판으로부터 늘어뜨려지는 슬러리 토출관로에 의해 적어도 부분적으로 형성되고, 상기 오리피스 유로는 상기 슬러리 수송관로 내 또는 슬러리 토출관로 내에 배치되고, 이 관로 내에 관 내 선회류로서 발생한 축대칭형 와류를 상기 오리피스 유로에 의해 붕괴시키는 것을 특징으로 하는 혼합 교반 방법.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 0.4~0.7의 범위 내의 소정의 비중을 가지는 석고 보드의 석고 심부를 형성하도록, 상기 석고 슬러리에 대한 거품 또는 거품제의 공급량을 설정하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  20. 제 16 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 교반기는 상기 오리피스 유로의 축대칭형 와류 붕괴 작용의 강약을 제어 또는 조절하기 위해, 상기 관로에 대한 상기 오리피스 유로의 상대 위치 또는 형상을 변화시키는 유로 단면 조절 수단을 가지고 있고, 상기 작용의 강약은 상기 원지 상에 공급되는 상기 석고 슬러리의 상태 또는 물성과 관련하여, 상기 유로 단면 조절 수단에 의해 상기 혼합 교반기의 운전중에 제어 또는 조절되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼련 영역으로부터 상기 슬러리 배출구에 유출하기 직전의 슬러리에 상기 거품 또는 거품제를 공급하고, 혹은 상기 혼련 영역으로부터 상기 슬러리 배출구에 유입한 직후의 슬러리에 상기 거품 또는 거품제를 공급하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
  22. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 혼합 교반기를 구비한 경량 석고 보드 제조 장치.
  23. 제 8 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 혼합 교반 방법을 사용하여 0.4~0.7의 범위 내의 소정의 비중을 가지는 석고 보드를 제조하는 경량 석고 보드의 제조 방법.
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