KR100480539B1 - 3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 및복합재료 제조 - Google Patents

3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 및복합재료 제조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 제조와 이를 활용하여 복합화한 대나무 복합재료 제조를 위한 것이다. 3개월생 대나무가 3년생 대나무보다 밀도가 가볍고 함수율이 높으며 휨강도가 낮아 스트랜드이든 파티클이든 유연성이나 가소성이 높기 때문에 파티클보드제조나 스트랜드보드 제조시 열압에 의하여 파티클과 파티클의 접촉면적이 커지고 접착효율이 높아져 그 물리 기계적 성질이 높아지기 때문이다. 3개월생 분죽 오리엔티드스트랜드 보드의 휨강도, 박리강도가 3년생 것보다 각기 1.96배, 1.5배였으며 분죽 파티클보드의 경우 1.9배,1.98배로 3년생보다 훨씬 더 높아졌고 박리강도가 휨강도보다 상대적으로 더 높아졌다. 이러한 현상은 목재 수종의 경우와 판이하다. 따라서 기존의 3년생 대나무를 이용하는 것보다 3개월생 대나무를 이용하는 것이 죽림경영과 임업농가에도 소득이 될 수 있을 뿐만 아니라 대나무 파티클보드, 오리엔티드스트랜드보드나 스트랜드평행배열재등 목질재료와 이들의 복합화에 의한 목질복합재료 제품 자체가 고강도 고품질로 되기 때문에 본 발명은 이를 구성으로 한 3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 또는 이 목질재료와 다른 재료의 복합화에 의한 복합재료 제조에 관한 것이다.

Description

3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 및 복합재료 제조{The manufacture of bamboo panels and composites for high strength properties}
본 발명은 지구상에서 단위면적당 생산성이 가장 높은 대나무를 자기 키가 자라는 즉시 60일∼90일 사이에 벌채하여 이를 사용한 고강도 대나무 목질재료〔대나무 파티클보드, 오리엔티드스트랜드보드(OSB), 대나무 스트랜드 평행배열재(PSL)등〕제조와 이를 이용한 목질복합재료 제조에 관한 것이다.
대나무는 보속 생산이 가능하고 아주 잘 자라며 경제적이고 가공하기 쉬운 재료로서 몇 몇 상업적 목재 수종보다 물리·기계적으로 우수한 성질을 갖추고 있어 우리나라에서 목질재료 자급율을 위해 매우 중요한 역할을 담당하리라 생각된다. Hodge(1961)의 연구에 의하면 대나무의 단위면적 당 생산량은 southern pine의 여섯 배에 달하는 것으로 보고하고 있으며 하루 성장량이 121cm나 되는 지구상에서 가장 빨리 자라는 식물로서 생장기간도 20∼50일이 지나면 자기 키는 모두 자란다. 당해연도에 맹종죽은 21m 높이에 직경이 20cm정도 자라며 현재 대나무의 국내생산면적은 6,087ha로서 국내에서는 왕대가 56%, 분죽이 43%, 맹종죽이 1%정도 생육되고 있다. 대나무는 평균 성숙기간이 3∼8년으로 50-60일 이후의 나머지 기간은 키는 더 이상 자라지 않고 재질이 치밀하여 견고하여지며 강도가 높아진다. 과거에 명성을 떨치던 죽세공예의 원료인 이러한 국산 대나무가 플라스틱용품과 값싼 중국산 죽세 공예품의 수입으로 그 경쟁력을 잃어 국내 죽림은 방치되고 죽림소유자는 실의에 빠져 수종갱신을 고려중인 심각한 국면에 처하여 있다.
최근 전세계적으로 대경원목의 감소와 목재자원의 질 저하, 또한 인구증가에 따른 문제와 환경운동가들의 압력에 따라 지금까지 사용하지 않던 목질재료나 농업부산물, 비목질재료 및 폐자원을 활용하고자 하는 연구가 크게 촉진되었다. 그 중에서도 대나무를 이용하여 섬유판, PB, 집성재 등을 제조하고 또한 다른 재료와의 복합재료제조를 시도하고 있다. 이전의 Lee et al. (1996)의 연구에서 3년생 맹종죽을 스트랜드화 하여 스트랜드보드를 제조하고 물리·기계적 성질을 측정하여 CSA(Canadian Standard Association)의 상업용 스트랜드보드 요구기준과 비교한 결과 24hr 침지후 두께팽윤율의 경우 CSA의 기준인 15% 이하를 만족하였으며(4.93∼6.81%) 대조군인 다른 목질재료로 제조한 스트랜드보드와 비교하였을 때 MOE, MOR, IB 등에서 현저히 좋은 물성을 나타냄을 보여주었다. 또한 Lee et al. (1997)의 연구에서는 대나무 플랜지로 보강된 southern pine OSB beam의 휨강도(1038∼6129 psi) 성질을 실험한 결과 보강되지 않은 southern pine OSB beam의 휨강도(576∼1410 psi)보다 매우 우수한 휨강도를 나타냈다. 그러나, 지금까지의 연구( Lee, A. W. C., X. Bai and P. N. Peralta.1996., Lee, A. W. C., X. Bai and A. P. Bangi.1997.)나 사용이 모두 대나무가 성숙되는 최소연령인 3년생을 벌채하여 사용하는 전통적인 방법을 택하고 있으므로 만약 당년에 자란 3개월생, 예를 들면 왕죽은 20일∼40일, 분죽은 24일∼45일, 맹종죽은 30일∼50일이 되면 자기 키를 모두 자라므로 자기 키로 자란 바로 직후 벌채하여 사용한다면 제품제조업자나 죽림 경영자에게 크나큰 도움이 될 것이다. 더욱이 그 제품의 물리·기계적 성질이 더욱 좋으면 금상첨화일 것이다.
그러므로 지금까지 대나무를 활용한 목질재료제품이나 복합재료 제품생산이 전무한 국내 여건상 국내산 3개월생 대나무를 활용한 목질재료 또는 대나무컴포지트를 개발한다면 죽림경영도 조방적인 방식에서 비배관리의 집약적 생산으로 전환되어 효과적인 대나무의 집약적 생산을 장려할 수 있게 되고 임업농가 소득에도 크게 이바지 할 뿐 만 아니라 성질이 우수한 제품이 개발된다면 국내 건축자재 및 주거환경재료로써 크게 이용될 수 있으므로 목재산업의 발전과 수입대체로 인한 국가 경제에도 크게 도움이 될 것으로 기대된다.
따라서 본 발명은 3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 제조와 이를 활용하여 복합화한 대나무 복합재료 제조를 위한 것이다. 3개월생 대나무가 3년생 대나무보다 밀도가 가볍고 함수율이 높으며 휨강도가 낮아 스트랜드이든 파티클이든 유연성이나 가소성이 높기 때문에 파티클보드제조나 스트랜드보드 제조시 열압에 의하여 파티클과 파티클의 접촉면적이 커지고 접착효율이 높아져 그 물리 기계적 성질이 높아졌다. 예를 들면 3개월생 분죽스트랜드보드의 휨강도, 박리강도가 3년생 것보다 각기 1.96배, 1.5배였으며 분죽파티클보드의 경우 1.9배,1.98배로 3년생보다 더 높아졌고 박리강도가 휨강도보다 상대적으로 더 높아졌다. 이러한 현상은 목재 수종의 경우와 판이하다. 수목의 경우는 형성층이 미성숙기이냐 성숙기이냐에 따라 미성숙재와 성숙재의 세포 크기 및 조직 구조적 인자와 물리화학적 인자에 의하여 성숙재가 우수하게 된다. 따라서 기존의 3년생 대나무를 이용하는 것보다 3개월생 대나무를 이용하는 것이 죽림경영과 임업농가에도 소득이 될 수 있을 뿐만 아니라 대나무 파티클보드, 오리엔티드스트랜드보드나 스트랜드평행배열재등 대나무 목질재료와 이를 활용한 목질복합재료 제품 자체가 고강도 고품질로 되기 때문에 본 발명은 이를 구성으로 한 3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 또는 이 목질재료와 다른 재료의 복합화에 의한 복합재료 제조에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 첫째로 국내산 대나무의 우점 수종인 왕대, 분죽, 맹종죽 3수종의 죽종별, 수령별 물리 기계적 성질을 측정한 결과를 구명하여 3개월생 대나무가 3년생 대나무보다 밀도가 낮고 함수율이 높으며 휨강도가 낮아 유연성이 높음을 구명하였다.
두 번째로 3개월생 대나무가 3년생 대나무보다 파티클보드제조나 스트랜드보드 제조시 열압에 의하여 파티클과 파티클의 접촉면적이 커지고 접착효율이 높아져 실제로 제품의 강도적 성질이 높아 진 결과를 구명하였다.
이하 실시 예를 통하여 본 발명을 설명하고자 한다.
실시예 1. ( 3개월생 대나무의 성질 )
1) 수령별 대나무의 물리적 성질 비교
3개월생, 2년생, 3년생을 구분하여 측정한 결과 표1-1과 같이 밀도는 3개월생보다 2년생, 3년생으로 수령이 많아질수록 증가되어 3개월생의 밀도가 현저히 낮았고, 부위별로는 초단부 윗부분(상)으로 갈수록 밑부분(하)보다 매우 높아 졌다. 또한 생재 함수율의 경우 3개월생 왕대의 경우 상중하 부위 전체 평균 105%, 2년생은 75%, 3년생은 64%로서 3개월생이 3년생보다 매우 높았다.
표1-1. 대나무의 전건밀도
밀도
왕대(F=31.52**) D. 맹종죽(F=88.36**) D. 분죽(F=33.76**) D.
3 개월생 U 0.59±0.03 EFG 0.51±0.07 E 0.52±0.05 E
M 0.55±0.03 H 0.46±0.00 EFG 0.53±0.06 E
L 0.53±0.02 H 0.41±0.02 G 0.48±0.02 E
2 년생 U 0.69±0.01 AB 0.64±0.02 C 0.76±0.01 AB
M 0.64±0.01 CD 0.48±0.05 EF 0.72±0.02 BC
L 0.62±0.02 CDE 0.44±0.02 FG 0.66±0.05 D
3 년생 U 0.70±0.02 A 0.94±0.01 A 0.78±0.00 A
M 0.66±0.04 BC 0.77±0.02 B 0.74±0.02 ABC
L 0.61±0.01 DEF 0.57±0.01 D 0.66±0.03 D
＊U:상단부 M:중간부 L:기부, D: Duncan 검정
2) 수령별 대나무의 기계적 성질 비교
수령별 대나무의 기계적 성질을 비교하기 위하여 왕대, 맹종죽의 수종별, 연령별 휨강도를 측정하여 비교하였다.(표1-2. 참조) 왕대, 분죽, 맹종죽 공히 수령이 많아질수록 휨강도가 증가하였으며 국내 주요 수종의 물리·역학적 분류에 따라 상대 비교하면 모든 조건에서 휨강도 5등급(1331kgf/cm2 이상, 이화형 1989)중 최상에 해당하는 매우 우수한 휨강도를 나타내었다.
표1-2.대나무의 휨강도
왕대 분죽 맹종죽
휨강도(F=2.65ns) 휨강도(F=11.57**) D. 휨강도(F=1.02ns)
3 개월생 1,599.6±87.5 1,473.3±184.6 B 1,386.0±26.1
2 년생 1,847.8±304.6 1,952.5±122.6 A 1,493.5±105.7
3 년생 1,898.7±113.6 2,021.6±142.2 A 1,473.6±130.0
＊강도 단위:kgf/cm2 , D: Duncan 검정
따라서 3개월생 대나무의 세포 크기는 목재와는 아주 달리 3년생 세포의 크기와 동일하나 3년생 대나무보다 밀도가 가볍고 함수율이 높으며 휨강도가 낮아 상대적으로 유연성이 높음을 보여주고 있다.
실시예 2. (대나무 오리엔티드 스트랜드 보드 제조)
대나무 오리엔티드스트랜드보드(OSB) 제조를 위한 원료 대나무는 전남 담양군 금성면 봉서리, 외추리 일대에서 생육되고 있는 왕대(Phyllostachys bambusoides S.et Z), 맹종죽(Phyllostachys pubescens Mazel) 및 분죽(Phyllostachys nigra var. henonis Stapf.)을 선정하여 수령별(3개월생, 2년생, 3년생)로 제조하였다. 대나무 OSB를 제조하기 위한 접착제로는 pH 7.5, 점도 100-150cps, 고형분 함량 60%의 요소수지를 사용하였다. 보드 크기는 20×20×1(cm3)로 열압조건은 171℃, 5분이었으며, 1 cm distance bar를 사용하였고 목표밀도는 0.75로 하여 대나무 OSB를 제조하였다. 요소수지 함지율은 스트랜드의 전건무게에 대하여 12% 처리했으며, 내수제인 파라핀 왁스 에멀젼(PWE)을 스트랜드 전건무게에 대하여 1% 처리했고, 경화제로 염화암모늄(10% 수용액)을 요소수지의 고형분량에 대해 1% 처리하였다. 대나무 스트랜드보드는 4반복으로 방향성(Orientation type)을 주고 3층(표층25%, 심층50%, 이층25%)으로 제조 하였다. 대나무 스트랜드로 제조한 대나무OSB는 KS F 3104(1997)에 의하여 기계적 성질을 측정하였다. 각 조건별로 제조한 제품의 기계적 성질에 대하여 처리간 통계적인 유의성을 알아보기 위하여 던컨의 신다중검정법(Duncan's new multiple range test)으로 통계 분석하였다.
표2. 대나무 수령에 따른 OSB의 기계적 성질
기계적 성질
휨강도(F=415.68**) Duncan 박리강도(F=102.92**) Duncan
분죽 3 개월생 1409.91±47.4 A 6.64±0.43 C
2 년생 605.63±57.33 B 3.73±0.27 A
3 년생 720.36±26.10 B 4.40±0.27 B
왕대 휨강도(F=283.65**) Duncan 박리강도(F=1.16ns)
3 개월생 1098.05±92.35 A 5.16±0.88
2년생 656.58±12.73 B 4.40±0.68
3 년생 650.59±80.06 B 4.57±0.64
맹종죽 휨강도(F=15.97**) Duncan 박리강도(F=0.69ns)
3 개월생 644.66±59.61 A 5.95±1.24
2 년생 480.15±56.87 B 6.56±1.11
3 년생 469.49±21.39 B 5.50±1.45
＊strand 길이: 5cm ＊강도 단위:kgf/cm2
표2에서 보는바와 같이 3개월생 오리엔티드스트랜드보드의 휨강도가 3수종 모두 2∼3년생 보다 훨씬 높게 나타났고 특히 분죽과 왕대의 경우 3년생보다 1.95배, 1.69배로 아주 높았다. 박리강도는 분죽의 경우 3개월생이 2∼3년생 보다 월등히 높았다.
실시예 3. (대나무 파티클보드 제조)
대나무 파티클 제조는 분죽 3개월생과 3년생을 이용하여 중층용은 6 mesh 통과분으로 길이 8∼15mm, 직경 3.35mm였으며 표층용은 12mesh 통과분으로 길이 4.5∼5mm, 직경 1.70mm였다. 두 종류의 파티클을 이용하여 3층파티클보드를 제조하였는데, 이때 중층 및 표층의 기건함수율은 각각 7.4%, 6%였다. 대나무 파티클 보드 제조의 열압조건은 171℃, 5분이었으며, 1cm 디스턴스바(distance bar)를 사용하였고 목표밀도는 0.75였다. 요소수지(NVC-60%)를 사용하여 수지 첨가율을 3수준(9, 11, 13%)으로 하여 적정 수지첨가율을 구명하였으며, 내수제로 파라핀 왁스 에멀젼을 전건파티클에 대하여 1% 처리하였고, 경화제로 염화암모늄을 10% 수용액으로 만들어 수지 고형분량에 대하여 고형분량 대비 1%를 처리하였다. 제조한 보드의 크기는 1cm×20cm×20cm였다. 처리간 통계적인 유의성을 알아보기 위하여 던컨의 신다중검정법(Duncan's new multiple range test)으로 통계 분석하였다.
1) 대나무 파티클보드의 물리적 성질
현재 제조된 파티클 보드의 물리적 성질을 KS F 3104(1997)에 의거하여 측정한 후 비교하였다. 표 3-1과 같이 분죽의 연령에 따른 보드의 밀도와 기건 함수율은 KS규격을 만족시켰으며 이들간의 차이는 거의 없었고, 다만 보드 내 수지첨가율의 증가에 따라 밀도 증가 현상이 나타났다. 두께 팽윤율의 경우 Table 3-2 에서 보는 바와 같이 대나무 연령이 많아질수록 두께팽윤율이 낮아졌고 흡수율 또한 같은 경향을 보였다. 또한 보드 내 수지첨가율이 높아질수록 두께팽윤율이 낮아졌다. 수지첨가율 9% 경우는 KS기준인 두께팽윤율 12%이하를 만족시키지 못하였으며 수지첨가율 11%부터 KS기준을 모두 만족시켰다.
표3-1. 대나무 파티클보드의 기건밀도 및 기건함수율
수지첨가율(%) 밀도(F=3.92*) Duncan 함수율(%)(F=0.82ns)
3 개월생 9 0.75±0.04 C 5.71±0.75
11 0.76±0.02 BC 5.90±0.88
13 0.80±0.02 A 5.92±0.61
3 년생 9 0.77±0.01 BC 5.36±0.43
11 0.78±0.01 AB 5.38±0.53
13 0.79±0.02 AB 5.52±0.35
표3-2. 대나무 파티클보드의 두께팽윤율 및 흡수율
수지첨가율(%) 두께팽윤율(%) Duncan 흡수율(%) Duncan
3 개월생 9 15.24±0.98 D 37.04±1.32 D
11 11.96±1.65 C 30.61±1.84 C
13 9.60±1.84 B 26.02±2.33 B
3 년생 9 12.58±0.55 C 32.03±3.0 C
11 11.20±0.90 BC 25.13±1.79 B
13 6.55±0.98 A 17.62±2.06 A
2) 대나무 파티클 보드의 기계적 성질
현재 제조된 파티클보드의 휨강도와 박리강도를 KS F 3104(1997)에 의거하여 측정한 결과, Table 3-3에서 보는 바와 같이 3개월생 분죽, 수지첨가율 11%로 제조한 파티클 보드의 휨강도 및 박리강도가 3년생 분죽으로 제조한 파티클보드보다 각기 1.9배, 1.98배로 월등히 좋은 값을 보여주었다. 3개월생과 3년생 공히 KS규격(18.0 형 일경우 , 휨강도 184㎏f/㎠, 박리강도 3.1㎏f/㎠)을 훨씬 상회하는 높은 강도를 나타내었다.
표3-3. 대나무 파티클보드의 기계적 성질
수지첨가율(%) 휨강도(F=88.43**) Duncan 박리강도(F=6.23**) Duncan
3 개월생 9 1238.6±127.76 C 6.97±3.73 AB
11 1247.4±114.34 C 9.03±2.46 B
13 1499.4±113.19 D 10.02±2.70 C
3 년생 9 592.31±55.96 A 4.21±1.46 A
11 654.36±49.57 AB 4.57±1.57 A
13 734.99±31.06 B 4.75±1.84 A
＊강도 단위:kgf/cm2
실시예 4. (대나무 스트랜드 평행배열재 제조)
대나무 스트랜드 평행배열재(PSL)제조를 위한 접착제로는 pH 7.91, 점도 250∼300cps, 고형분 함량 60%의 요소멜라민공축합수지(UMF)를 사용하였다. 분죽 3개월생을 이용하여 수지첨가율 9%,12%,15%의 조건으로 대나무스트랜드를 사용하여 평행배열재(PSL)를 제조하였으며 이때 내수제인 파라핀 왁스 에멀젼(PWE)을 스트랜드 전건무게에 대하여 1% 처리했고, 경화제로 염화암모늄(10% 수용액)을 요소멜라민공축합수지(UMF) 고형분량에 대해 1.5% 처리하였으며 냉압 조건은 24시간동안 30kg/cm2의 압력으로 상온경화형으로 냉압 하였다.
1) 분죽 스트랜드평행배열재 PSL(Parallel strand lumber)의 물리적 성질
분죽 스트랜드평행배열재 PSL(Parallel strand lumber)의 밀도, 기건함수율은 아래Table 5-1과 같다. 목표밀도는 0.75로 하였으나 약간의 편차가 나타났으며 기건함수율은 6 ∼ 7%에 위치하였다. PSL의 두께팽윤율은 매우 안정되어 있으며 흡수율 (분죽 10.65%)도 매우 적었다. 카나다 상업적 제품의 규격에서 24hr흡수율은 15%이하로 제한하는 규격을 모두 만족시켜 주고 있다.
표4-1. 대나무 스트랜드평행배열재(PSL)의 물리적 성질
수지첨가율(%) Strand length P. nigra var(분죽)
함수율(%) (F=24.74*) Duncan 밀도 (F=0.10ns) 두께팽윤율(%) (F=1.07ns)
9 5cm 6.56±0.05 C 0.77±0.02 7.3±4.24
10cm 6.04±0.19 D 0.78±0.02 6.01±4.14
12 5cm 6.88±0.29 BC 0.78±0.05 5.37±1.32
10cm 6.82±0.23 BC 0.78±0.06 4.53±0.87
15 5cm 7.86±0.25 A 0.77±0.03 4.93±0.65
10cm 7.10±0.16 B 0.78±0.05 2.73±1.02
2) 분죽 스트랜드 평행배열재 PSL(Parallel strand lumber)의 기계적 성질
분죽 스트랜드평행배열재(PSL)에서는 10cm 스트랜드 길이가 더 좋은 것으로 나타났다. 대나무 수종에 따른 PSL의 휨강도차를 보면 분죽(987 ∼1412 kgf/㎠)은 국산 파티클보드 200 규격(180 kgf/㎠이상)의 5 배이상을 나타내며 목재 OSB(카나다 규격 239 kgf/㎠이상, 3400 psi)보다 5배 이상의 높은 치를 나타내고 목질재구성 목질보드류인 대나무 PSL이 목재의 휨강도 (국산 소나무 890kgf/㎠, 잣나무 770kgf/㎠, 젓나무 580kgf/㎠, 신갈나무 1010kgf/㎠, 수입라디에이타 소나무 740kgf/㎠, 수입미송 872kgf/㎠)보다 높은 값을 보여주어 집성재의 보강이나 I beam의 LVL대신 사용해도 매우 좋을 것으로 기대한다.
표4-2. 분죽 스트랜드평행배열재PSL(Parallel strand lumber)의 기계적성질
*수지첨가율(%) Strand length P. nigra var.(분죽)
휨강도(F=8.02*) D. 박리강도(F=9.95*) D. 못인발저항력(F=4.9*) D.
9 5cm 987.38±78.31 B 5.42±0.79 C 41.95±9.68 C
10cm 1087.10±87.21 B 5.27±0.36 C 54.77±7.59 BC
12 5cm 1086.18±127.16 B 6.98±1.0 BC 54.76±7.41 BC
10cm 1284.85±98.32 A 8.62±1.11 AB 69.90±11.63 AB
15 5cm 1274.87±111.84 A 7.35±0.94 B 67.51±13.63 AB
10cm 1412.39±73.70 A 9.52±1.16 A 77.06±8.64 A
＊CAN/CSA 0437-92 : MOR(O-1 //) - 3400psi(239kgf/cm2)
＊강도 단위:kgf/cm2 , D: Duncan 검정
박리강도는 Table 4-2와 같이 5.27-9.52 kgf/㎠을 나타낸다. 미국 맹종죽 3년생 OSB의 박리강도는 62.9psi (//) (4.4kgf/㎠)인데 비하여 UMF 12%의 경우 같은 맹종죽의 PSL은 5.85 ∼6.28kgf/㎠을 보여주어 보다 높은 내부 결합도를 보여주고 있으며 분죽(6.98 ∼ 8.62kgf/㎠)은 표5-2와 같이 이보다 훨씬 높다. 물론 파티클보드 200의 박리강도규격(3kgf/㎠)보다 훨씬 높은 값을 나타냈다.
일반적으로 보드제품은 나사못 인발시험을 행하며 목재의 경우 못인발저항력을 측정하게 된다. 대나무 원죽 자체는 못박음에 의하여 바로 할렬이 일어나므로 못박음 가공이 전혀 안되는 특성을 갖고 있다. 그러나 대나무 스트랜드평행배열재(PSL)는 대나무 오리엔티드보드(OSB)와 같이 상당한 못 인발력을 갖고 있으므로 나사못 유지력보다는 더 가혹한 못 인발력을 측정하였다. 수지 함지율이 높아질수록 못인발력(분죽, 스트랜드길이 10cm, 수지함지율 9% : 54.77 kgf/cm, 수지함지율 12% : 69.90kgf/cm, 수지함지율 15% : 77.06kgf/cm)은 증가하였으며, 스트랜드길이가 길수록 못 인발 저항력은 증가되었다. 국내산 목재의 못인발저항력(기건함수율 12%, 가문비 : 22.6kgf/cm, 너도밤나무 : 49kgf/cm)과 비교하여 보면 분죽은 목재보다 매우 우수한 못인발저항력을 나타냈다.
실시예 5.(목질복합재료 제조)
중층(web)으로 카나다산 Aspen OSB를 사용하고 상하 flange로 제조된 대나무 PSL을 사용하여 목질복합재료(사진 1)를 제조하고 그 휨강도(MOR)와 휨탄성계수(MOE)를 측정하였다. 그림 1의 결과와 같이 대나무 PSL은 목질 OSB보다 복합재료의 MOR과 MOE를 각기 48%, 56% 모두 향상시켜 복합재료의 품질을 크게 향상 시켰다.(//, OSB MOR : 289.27kgf/㎠, OSB+대나무PSL : 427.03kgf/㎠)
사진1. 제조한 대나무 목질복합재료의 사진(OSB:Web, 대나무PSL:flange)
표 5-1. 평죽2매 집성재 또는 대나무 PSL과 Aspen OSB(//)로 구성된
목질복합재료의 휨강도적 성질
휨강도적 성질 휨강도(kgf/㎠) Duncan 휨탄성계수(kgf/㎠) Duncan
OSB((Surface //) 289.27±33.08 c 30155.7±6214.5 b
OSB+PSL 427.03±30.52 b 47153.3±3121.6 a
OSB+대나무집성재 458.30±101.0 a 51292.0±4248.3 a
＊OSB(Surface //) : 표층의 스트랜드 배열방향
표층의 스트랜드 : 전체 OSB의 33%를 차지
심층의 스트랜드 : 전체 OSB의 67%를 차지
이상 실시 예에서 밝힌 바와 같이 본 발명은 3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 또는 이를 활용하여 복합화한 대나무 복합재료 제조를 위하여 3개월생 대나무가 3년생 대나무보다 밀도가 가볍고 함수율이 높으며 휨강도가 낮아 스트랜드이든 파티클이든 유연성이나 가소성이 높기 때문에 파티클보드제조나 스트랜드보드 제조시 열압에 의하여 파티클과 파티클의 접촉면적이 커지고 접착효율이 높아져 제품의 물리 기계적 성질이 높아졌다. 따라서 기존의 3년생 대나무를 이용하는 것보다 3개월생 대나무를 이용하는 것이 죽림경영과 임업농가에도 소득 증가가 크게 될 수 있을 뿐만 아니라 대나무 파티클보드, 오린엔티드스트랜드보드나 스트랜드평행배열재등 대나무 목질재료와 이를 활용한 컴포지트 제품 자체가 고강도 고품질로 되기 때문에 본 발명은 이를 구성으로 한 3개월생 대나무를 이용한 고강도 대나무 목질재료 또는 제조된 목질재료와 다른 재료의 복합화에 의한 복합재료 제조에 관한 것이다.
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 일이며 실시 예도 본 발명을 설명하기 위한 것으로 실시 예에 국한되지 않음은 물론이다.
상기와 같은 본원발명은 대나무 목질재료 및 목질복합재료 제품 생산이 전무한 국내 여건에서 기존의 3년생 대나무를 이용하는 것보다 3개월생 대나무를 이용하여 목질재료를 제조하면 대나무의 대량이용방법이 강구되어 매년 벌채할 수 있는 죽림경영과 임업농가에도 소득이 크게 될 수 있을 뿐만 아니라 대나무 파티클보드, 오린엔티드스트랜드보드나 스트랜드평행배열재등 목질재료와 이와 연관된 컴포지트 제품 자체가 고강도 고품질로 되기 때문에 기능성향상을 통한 국내 목재보드산업과 주거환경재료의 발전에도 크게 기여할 뿐만 아니라 수입대체로 인한 국가경제에도 크게 공헌 할 것이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 3개월생 대나무에 전건무게에 대하여 점도 100 내지 150 cps, pH 7.5의 요소수지 또는 점도 250 내지 300 cps, pH 7.91의 요소멜라민공중합수지를 11 내지 15 전건중량% 첨가 및 상기 접착제의 1 전건중량% 또는 1.5 전건중량%를 함유하는 염화암모늄 수용액의 첨가와 대나무전건무게에 대하여 1 전건중량%의 파라핀왁스를 내수제로 첨가하여 열압조건 또는 냉압조건으로 제조하는 것을 특징으로 하는 대나무파티클보드, 대나무오리엔티드스트랜드보드 또는 대나무스트랜드평행배열재로부터 선택된 고강도 목질재료의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    대나무파티클보드 또는 대나무오리엔티드스트랜드보드의 제조 시, 열압조건으로 171℃에서, 5분동안 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 목질재료의 제조방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    대나무스트랜드평행배열재의 제조 시, 냉열조건으로 상온, 30 kg/cm2의 압력에서, 24시간동안 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 목질재료의 제조방법.
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