KR100567085B1 - 짚의 건축용 보드 - Google Patents

Abstract

건축용 패널, 보드 또는 빔과, 지향된 짚으로 상기 패널, 보드 또는 빔을 제작하는 방법이 제공된다. 스트랜드가 하나 이상의 방향으로 평행하게 지향되도록 짚이 지향된다. 짚 스트랜드는 절단되고, 분리되며, MDI와 같은 접합재가 첨가된다.

건축용패널

Description

짚의 건축용 보드{STRUCTURAL BOARD OF STRAW}

본 발명은 짚(straw)으로 제작된 건축용 보드(board)에 관한 것이다.

과거에는, 짚은 적합한 건축용 재료로 고려되지 않았다. 목재와 달리, 짚은 상기 짚의 강도에 대해 고려되지 않았고, 건축용 재료로서 고려되지 않았다. 건축용으로 짚의 사용에 대한 현재의 추세는 짚단(straw bale)을 필요로 하고, 상기 짚단에서 조밀한 포장 및 크기는 필요한 강도 및 건축용 지지물을 제공한다. 여러 나라에서, 짚은 약한 건축용 재료라는 개념 때문에 건축용으로 짚의 사용은 허용되지 않는다.

다음 설명에서, 용어 곡초(cereal straw)는 볏짚 및 대나무와 같이 곡초 형상의 구조를 가진 다른 목질섬유소 재료(lignocellulosic material)를 포함한다. 지금까지 압축된 비목질 목질섬유소 재료(즉, 짚)의 얇은 패널(panel)은 짧은 짚 조각과 접합재를 혼합시킴으로써 제작되었다. Howard 등의 출원으로 1996년 3월 12일에 공개된 미국 특허 5,498,469에서 상기 얇은 패널이 기술된다. 패널은 합판 적층의 코어층(core layer) 또는 코어 스톡(core stock)으로서 사용된다; 따라서 짚 패널의 얇은 층은 합판의 두 층 또는 시트(sheet) 사이에 삽입된다. 비록 0.1 인치의 두께를 가진 상기 얇은 패널이 요구된 기능을 수행할 수 있다고 생각되어지 나, 얇은 패널은 건축용 보드로서 충분한 강도를 갖지 못한다.

섬유 패널 제작 방법 및 상기 패널 제작용 장치에 관련된 다른 참고문헌은: Hall의 출원으로 1998년 3월 24일에 공개된 미국 특허 5,730,830; Maxwell의 출원으로 1988년 3월 24일에 공개된 미국 특허 5,729,936; 및, Kuno 등의 출원으로 1988년 3월 17일에 공개된 미국 특허 5,728,269이다.

본 발명의 목적은, 목재/짚 합성물을 형성하는 고가의 적층물을 필요로 하지 않는 건축용 보드를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은, 짚으로 제작되고 Howard 등에 의해 기술된 짚 패널의 강도를 능가하는 강도를 가진 건축용 보드를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 보드 또는 패널이 구비되고, 상기 보드 또는 패널에서 짚 스트랜드(strand)의 대부분은 평행하게 구성된다. 스트랜드는 접합재로 접합된다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 보드가 구비되고, 상기 보드에서 짚 스트랜드는 미리 정해진 방향으로 구성되거나 적어도 한 층내의 짚 스트랜드는 미리 정해진 방향으로 구성된다.

본 발명에 따라, 패널, 보드, 빔(beam)이 구비되고, 상기 패널, 보드, 빔은 다수의 스트랜드를 가지는 압축된 짚의 연장구성된 재료 및 짚을 패널, 보드 또는 빔과 접합시키기 위한 접합재로 구성되며, 접합재가 스트랜드 내부의 일부와 접촉하도록 하기 위해 상기 다수의 스트랜드는 종방향으로 분리된다.

본 발명에 따라, 패널, 보드 또는 빔이 구비되고, 상기 패널, 보드, 빔은 다 수의 분리된 스트랜드를 가지는 압축된 짚의 연장구성된 재료 및 짚을 패널, 보드 또는 빔과 접합시키기 위한 이소시안산(isocyanate) 접합재로 구성되며, 상기 다수의 스트랜드는 미리 정해진 방향으로 구성된다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 패널, 보드 또는 빔의 제작 방법이 구비되고, 상기 방법은, 다수의 곡초 스트랜드를 구비하고, 곡초를 분리시키며, 다수의 스트랜드가 평행하도록 곡초를 지향(orientation)시키고, 곡초에 접합재를 첨가하는 것으로 구성된다.

본 발명에 따라, 패널, 보드 또는 빔이 구비되고, 상기 패널, 보드 또는 빔은 코어 및 짚 이외의 다른 목질섬유소 재료의 압축된 스트랜드로 구성된 외층으로 구성되며, 상기 코어는 접합재가 스트랜드 내부의 일부와 접촉하도록 하기 위해 분리되는 다수의 스트랜드를 가진 압축된 짚의 연장구성된 재료 및 짚을 패널, 보드 또는 빔과 접합시키기 위한 접합재의 코어이다.

본 발명에 따라, 짚 분리용 장치가 구비되고, 상기 짚 분리용 장치는 두 근접된 전단 롤러(shear roller)로 구성되며, 상기 롤러는 동일 크기이고 약 200mm-800mm의 직경을 가진다.

본 발명의 다른 관점에 따라, MDI(Diphenyl Methane Diisocyanate, 디페닐메탄디이소시안산) 수지로 접합된 짚 패널이 구비되고, DPMA(Dipropylene Glycol- Monomethyl EtherAcetate, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트) 증량제(extender)가 사용된다.

스트랜드는 약 10mm 이상의 길이를 가지고, 50-100mm의 길이가 선호된다.

건축용 보드, 빔 또는 패널은 본 발명에 따라 제작될 수 있다.

본 발명의 실시예는 도면과 관련하여 기술될 것이다.

도 1 은 무작위로 지향된 짚 스트랜드 보드(Random Oriented Straw Strand Board, ROSSB) 및 지향된 짚 스트랜드 보드(Oriented Straw Strand Board, OSSB)에 대한 굽힘비(bending ratio)를 비교한 그래프.

도 2 는 평균 분리된 짚 스트랜드 길이에 대한 파괴 계수 및 탄성 계수의 그래프.

도 3 은 분리된 밀짚으로 제작된 웨이퍼보드(waferboard)의 탄성 계수를 나타낸 그래프.

도 4 는 OSSB 및 분리된 밀짚으로 제작된 웨이퍼보드의 굽힘 강도를 나타낸 그래프.

도 5 는 DPMA로 증량된 MDI 수지를 사용하여 접합된 짚 패널의 내부 접합 강도를 나타낸 그래프.

도 6 은 본 발명에 따른 짚 분리기의측면도.

도 7 은 도 6 에 도시된 본 발명에 따른 짚 분리기의 반대쪽에 대한 측면도.

도 8 은 도 6 에 도시된 본 발명에 따른 짚 분리기의 평면도.

도 9 는 도 6 에 도시된 전단 롤러의 표면 구조에 대한 상세도.

도 10 은 본 발명에 따른 짚 분리기의 분리 공정을 나타낸 도면.

도 11 은 도 6 에 도시된 전단 롤러 표면의 그루브(groove) 지향을 나타낸 도면.

도 12 는 본 발명에 따른 분리된 짚 지향기(orienter)의 측면도.

도 13 은 본 발명에 따른 분리된 짚 지향기의 단면도.

도 14 는 본 발명에 따른 분리된 짚 지향기의 평면도.

*부호 설명

1: 벤치 2,3: 전단 롤러

4: 전기 모터 5: 이송대

6: 아암 7: 조인트

8: 상승식 나사 9: 인장 스프링

10,16: V 벨트 11,12,14,15: V 벨트 풀리

13,17: 인장 레버 18: 링크장치

20,21,22,23: 스프로킷 휠 24: 체인

25: 연마석 26: 선반

30: 조절 기구 40: 간극

41,41a,41b,41c,41d: 절단 변부 43: 리지

44: 그루브 간격 45: 그루브 깊이

46: 그루브 50: 짚

53: 개구부 200: 지향기

201: 보드 202: 벽

203,204: 짚 스트랜드 205: 거리

206: 깊이 207: 그루브 벽

도 1 의 그래프는, 무작위로 지향된 짚 스트랜드 보드(ROSSB) 및 지향된 짚 스트랜드 보드(OSSB)의 굽힘비를 비교하여 나타내고, 스트랜드의 지향은 중요하며, 스트랜드는 서로 평행하도록 지향된다. 평행 방향에서 ROSSB에 대한 OSSB의 굽힘비는 약 2:1로 도시되고, 1.05:1.00으로 작아질 수 있으며, 여전히 사용가능하다. 사용된 분리된 밀짚 스트랜드의 길이는 5mm 내지 100mm이다.

도 2 는 종방향으로 분리된 다른 밀짚 스트랜드 부분으로 제작되는 합성 짚 보드의 굽힘 특성을 나타낸다. 짚의 길이가 증가할수록, 굽힘 강도 및 강성도 증가함을 알 수 있다.

도 3 은 분리된 밀짚으로 제작된 웨이퍼보드의 탄성 계수를 나타내는 그래프이고, 음영이 표시된 막대는 "목재에 기초하여(wood-based)" 지향된 조립식 패널 및 무작위로 지향된 조립식 패널에 대한 캐나다 코드(CSA 437)의 최소 특성 요구를 나타낸다.

도 4 는 OSSB 및 분리된 밀짚으로 제작된 웨이퍼보드의 굽힘 강도를 나타내는 그래프이고, 음영이 표시된 막대는 "목재 기반의(wood-based)" 지향된 조립식 패널 및 무작위로 지향된 조립식 패널에 대한 캐나다 코드(CSA 437)의 최소 특성 요구를 나타낸다.

도 5 는 DPMA로 증량된 MDI 수지로 접합되는 짚 패널의 내부 접합 강도를 나타내는 그래프이다.

최대 강도를 얻기 위하여, 중공 짚 스템(stem) 코어의 외부면 및 내부면이 열간 프레싱(pressing) 전에 접합재로 피복될 수 있도록, 짚은 분리되어야 한다.

짚을 분리시키는 것 외에, 용제를 사용하여 밀랍질(waxy) 외부 스템의 밀랍을 적어도 부분적으로 분리시키는 방법으로 상기 짚이 처리될 수도 있다. 밀랍을 제거하고 짚을 분리시킨 후에, 상기 짚은 접착시키기에 더 용이하고 사용되는 접착제의 양이 감소된다. 더 중요하게는, 최종 보드가 더 큰 내부 접합 강도를 가진다는 점이다. 선호되는 접합재는 ICI의 "Rubinate 1840" 또는 Dow의 "PAPI-94"와 같은 MDI 이소시안산 수지이다. 목재 패널에 사용되는 페놀 수지(phenolic resin)는 짚에 양호하게 접합되지 않는다.

짚의 횡방향 절단은 목초 수확기를 사용하여 이루어질 수 있다.

종방향의 짚 분해/분리 및 마디(node) 분쇄는 다음의 하나를 사용하여 이루어질 수 있다:

a) 예를 들어 곡물 롤러 밀(grain roller mill) 또는 건초 냉침기(hay macerator)와 같이 그루브(groove)가 구성된 롤러

b) 회전 전단기를 가진 장치에 의해 제공되는 전단 작용을 가진 샌더(sander)

c) CAE 6/36 디스크 웨이퍼라이저(disk waferizer)(작은 통나무 대신에 짚단을 "이송"하는)

d) 압축된 작은 짚단을 가지는 CAE 12/48 링플레이커(ringflaker)(6")

e) 해머밀(hammermill).

(a) 및 (e)의 조합, 롤러 밀 및 해머밀이 가장 적합한 결과를 나타낸다. (b) 및 (c)의 사용은 선호되지 않는다. 링플레이커(d)는 사용가능하나, 상기 링플레이커는 짚 마디를 적합하게 분쇄시키지 못하는 제한을 가진다.

분리된 짚으로부터 미세입자의 제거는 선별 또는 통기 또는 분류에 의해 이루어질 수 있다. 짚이 분리되면, 스트랜드가 평행하도록 스트랜드는 지향되어야 한다.

1.0mm보다 긴 스트랜드에 대해, OSB용 목재 스트랜드를 지향시키기 위한 상업적으로 이용가능한 장치에 작은 수정을 가함으로써 적합한 짚 스트랜드 지향이 이루어질 수 있다. 또한 상기는 선호적으로 약 20도 경사진 파형 패널에서 스트랜드를 진동시킴으로써 이루어질 수 있고, 또는 선택적으로 평행하게 배열된 수직 막대에 짚 스트랜드가 낙하될 수 있으며, 상기 막대는 스트랜드 길이보다 작은 거리로 이격된 격자의 형태로 구성된다. 다음에 진동시킴으로써 짚이 낙하하도록 한다.

1.0mm보다 작은 스트랜드에 대해, 반대로 충전된 수직 전기 콘덴서 패널 사이로 스트랜드를 낙하시킴으로써 짚이 정렬된다. 낙하하는 짚 입자의 쌍극자(dipole)는 전기장에 대해 평행하게 입자를 정렬시킨다.

짚의 종방향 축이 정렬됨을 보장함으로써, 건축용 패널, 보드 및 빔은 상기 방법으로 제작될 수 있다.

본 발명을 따른 패널, 보드 또는 빔은 종방향으로 분리된 짚 및 MDI와 같은 수지 접합재로 구성되고, 짚의 종방향 축이 평행하도록 짚이 지향된다. DPMA(DOWANOLTM)의 사용은 적용된 MDI의 적용범위를 연장시킨다.

본 발명의 다른 실시예에서, 짚 패널 보드는 짚 코어를 가지는 지향된 스트랜드 목재 보드로 구성된다. 상기 실시예는 목재보다 목질섬유소 재료로 제작된 코어를 제공하는 장점을 가지고, 상기 실시예에서 목재 보유고가 낮거나 또는 목재의 유용성이 제한되나, 보드의 구조적 완전성을 희생시키지 않는다. 또한, 일부 경우에 패널 보드의 외부면에 구성된 목재는 상업적 중요성을 가지고, 상기 실시예는 상기 요구를 충족시킨다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 지향된 짚 패널은 50%(무게 기준)까지 시멘타이트 재료(cementitious material)로 구성된다. 상기 실시예는 기계적 특성과 결합된 높은 내화도를 제공하는 장점을 가지고, 상기 기계적 특성은 목재에 기초한 건축용 패널에 대한 최소 강도 요구를 초과한다.

도 6 에, 본 발명에 따라 패널, 보드 또는 빔의 제작에 사용되는 종방향으로 분리된 짚에 대한 장치(100)의 측면도가 도시된다. 장치(100)는 지지용 벤치(bench)(1), 이송대(5) 및 그루브가 구성된 두 전단 롤러(2,3)로 구성되고, 상기 전단 롤러(2,3)는 전기 모터(4)에 의해 다른 회전 속도에서 반대방향으로 구동된다. 짚은 이송대(5)를 이용하여 롤러 축에 평행으로 이송되고, 상기 이송대(5)는 두 전단 롤러(2,3)를 향하여 아래로 각을 구성하며, 두 전단 롤러의 전단 작용으로 인해 짚은 종방향으로 분리된다. 선택적으로, 롤러가 동일한 회전 속도로 구동되나 다른 원주 속도(peripheral velocity)를 가지도록 롤러의 직경은 변화될 수 있다. 용어 원주 속도는, 롤러가 동일한 크기를 가지고 다른 회전 속도로 구동되는 것을 가리키기 위해 사용되거나, 또는 롤러가 다른 크기를 가지고 동일한 또는 다른 회전 속도로 구동되는 것을 가리키기 위해 사용된다.

상부 전단 롤러(2)는 지지용 벤치(1)에 부착되고, 조인트(7)에서 벤치(1)에 대해 선회되는 지지용 아암(arm)(6)에 하부 전단 롤러(3)가 부착된다. 두 전단 롤러 사이의 간극(clearance)은 조절 기구를 사용하여 조절되고, 상기 조절 기구는 상승식 나사(elevating screw)(8) 및 인장 스프링(9)으로 구성된다. 두 전단 롤러 사이의 간극을 조절하는 다른 실시예는 래칫 기어(ratchet gear) 또는 랙 호이스팅 기어(rack hoisting gear)와 같이 고안될 수 있다. 또한, 일부 재료가 전단 롤러 사이에 삽입된 경우 또는 세척을 위해, 조절 기구는 전단 롤러(3)를 하강시키기 위해 사용된다.

V 벨트(V-belt) 구동장치 또는 다른 구동 수단을 사용하는 속도 제어 전기 모터(4)에 의해 상부 전단 롤러(2)가 약 500 내지 1500rpm에서 반시계방향으로 구동된다. V 벨트 구동장치는 V 벨트(10) 및 V 벨트 풀리(pulley)(11,12)로 구성되고, 상기 V 벨트(10) 및 V 벨트 풀리(11,12)는 각각 전기 모터(4)의 축 및 상부 전단 롤러(2)에 부착된다. V 벨트(10)는 1차 인장 레버(13)를 사용하여 단단히 고정된다. 전기 모터(4)의 과부하 방지를 위하여, V 벨트 풀리(11)는 미끄럼 클러치(clutch)와 같은 과부하 클러치로 구성된다. 비상용 차단장치도 포함되는 것이 선호된다.

길이가 약 500mm 내지 2000mm이고 직경이 200mm 내지 800mm인 중공 실린더와 같은 경화강으로 두 전단 롤러는 제작된다. 전단 롤러 표면은 평행한 절단 변부(edge)로 구성되고, 도 9 및 도 11 에 도시된 바와 같이 상기 절단 변부는 전단 롤러 축에 대해 0°내지 45°사이의 각으로 지향된다. 절단 변부는 실린더의 외부면에서 가공된다.

하부 전단 롤러(3)는 약 50rpm 내지 150rpm의 저속에서 상부 전단 롤러(2)에 대해 반대 방향으로 회전한다. 회전 방향을 역전시키고 속도를 감소시키기 위해, 체인 스프로킷(chain sprocket) 구동장치가 사용된다. 구동장치의 제 1 부분은, 상부 전단 롤러의 축에 부착된 V 벨트 풀리(14), 하부 전단 롤러의 축에 부착된 V 벨트 풀리(15) 및 V 벨트(16)로 구성된다. 속도를 감소시키기 위해, 구동 V 벨트 풀리(14)는 피동 V 벨트 풀리(15)보다 작은 직경을 가진다. V 벨트(16)는 2차 인장 레버(17)를 사용하여 단단하게 고정된다.

도 7 에, 장치(100)에 대한 반대 측면도가 도시된다. 구동장치의 제 2 부분은, V 벨트 풀리(15)에 의해 구동되는 축에 부착된 스프로킷 휠(20), 하부 전단 롤러의 축에 부착된 스프로킷 휠(wheel)(21) 및 두 지지용 스프로킷 휠(22,23)로 구성된다. 속도를 더 감소시키기 위해, 구동 스프로킷 휠(20)은 피동 스프로킷 휠(21)보다 작은 직경을 가진다. 회전 방향을 역전시키기 위해, 체인(24)이 상기 체인(24)의 내부에서 스프로킷 휠(20)에 의해 구동되고, 상기 체인(24)의 외부에서 스프로킷 휠(21)을 구동시킨다. 스프로킷 휠(22)은 체인(24) 및 스프로킷 휠(21)의 원주 부분 사이에 대한 접촉을 확실히 이루도록 하고, 스프로킷 휠(23)은 체인(24)의 하부가 상부와 접촉되는 것을 방지한다.

두 전단 롤러를 다른 속도에서 반대 방향으로 구동시키는 여러 다른 실시예가 있다: 전기 모터에 의해 직접 구동되는 체인 구동장치; 짝을 이루는 두 개의 기어; 각각 V 벨트 구동장치를 사용하여 하나의 전단 롤러를 구동시키는 두 개의 작은 전기 모터; 각각 조 클러치(jaw clutch)를 사용하여 하나의 전단 롤러 축을 직접 구동시키는 두 개의 작은 전기 모터; 본 기술분야의 숙련자에게 명백한 다른 배열.

다른 직경을 가지는 두 전단 롤러는, 동일한 회전 속도로 구동되는 전단 롤러의 다른 상대 원주 속도를 구성하기 위해 사용될 수 있다. 두 직경의 관계는 전단 작용에 필요한 두 표면 속도의 관계에 직접적으로 비례하기 때문에, 상기 실시예는 큰 직경차를 가진 전단 롤러의 조합에 대한 가능성에 의해 제한된다.

도 8 에, 장치(100)의 상부를 나타내는 평면도가 도시된다. 이송대(5)는 하부 전단 롤러(3)에서 마감되는 하향으로 각을 구성하고, 분리시키기 위해 짚을 전단 롤러(2)에 전달한다. 도 6 및 도 7 에서 더 명확히 볼 수 있듯이, 모든 높이 조절을 통하여 하부 전단 롤러(3)를 뒤따르도록, 이송대(5)는 링크장치(linkage)(18)에 의해 지지용 아암(16)에 지지된다. 도 9 에서 더 명확히 볼 수 있듯이, 이송대(5)는 전단 롤러(3)의 표면을 향해 지향되고, 짚을 전단 롤러의 표면에 구성하기 위하여 상기 전단 롤러(3)는 상기 이송대(5)의 매우 가까이에서 마감된다. 장치(100)의 한 쪽에서 V 벨트 구동장치를 사용하여 그리고 다른 쪽에서 체인 구동장치를 사용하여 두 전단 롤러(2,3)는 전기 모터(4)에 의해 구동된다. 상부 전단 롤러(2)가 사용되는 방향에 반대인 방향으로 상부 전단 롤러가 회전할 때, 상부 전단 롤러(2)의 절단 변부는 연마석(25)을 상부 전단 롤러(2)의 표면에 유지시킴으로써 날카롭게 성형된다. 전단 롤러(2)의 전 길이를 따라 절단 변부(41)를 날카롭게 성형하고 접촉시키기 위하여, 연마석(25)은 조절 기구(30)를 사용하여 종방향으로 이동된다. 하부 전단 롤러를 날카롭게 성형하는 것은, 지지용 벤치(1)의 하부에서 날카롭게 성형하는 조립체(25,30)를 롤러(2)의 반대쪽으로 이동시킴으로써 이루어진다.

상부 전단 롤러(2)의 정면에, 전단 롤러의 길이를 가진 선반(ledge)(26)으로 구성되는 교란 제어 기구가 지지용 벤치(1)에 부착된다. 상기 선반(26)은 짚이 바람에 흩어지는 것을 방지한다.

도 9 는 다른 속도에서 반대 방향으로 회전하는 두 전단 롤러(2,3)의 표면 구조에 대한 상세도를 나타낸다. 짚은 이송대(5)를 사용하여 전단 롤러의 축과평행으로 이송된다. 두 전단 롤러가 가장 근접한 영역이 표면을 상세히 나타내기 위해 확대된다. 두 전단 롤러 사이의 간극(40)은 약 0.1mm 내지 0.3mm이다. 두 전단 롤러는 상기 전단 롤러의 표면에 구성된 평행한 그루브(46)를 가진다. 상기 그루브는 전단 롤러의 표면에 수직인 절단 변부(41)로 구성되는 삼각 형상을 가지고, 반대면(42)은 평평한 리지(ridge)(43)의 표면에 대해 45°의 각으로 구성된다. 그루브 간격(44)은 약 1.5mm이고, 그루브 깊이(45)는 약 0.5mm 내지 1.5mm이다. 모든 짚이 분리되도록 하기 위해 그루브 간격(44) 및 그루브 깊이(45)가 분리되지 않은 짚보다 작도록, 상기 그루브 간격(44) 및 그루브 깊이(45)는 크기가 결정된다. 전단 롤러(2)의 그루브(46)는 전단 롤러(3)의 그루브(46)에 대해 각을 이루며 배열된다. 절단 변부(41)의 반대면(42)이 표면에 대해 45°와 다른 각으로 구성되거나 굽혀지는 것과 같이, 그루브의 여러 다른 형상이 고안될 수 있다. 선택적으로 절단 변부(41)는 표면에 대해 다른 각을 가지거나 굽혀질 수 있다. 또한 여러 형상이 두 전단 롤러에 대해 달리 조합될 수 있다. 상부 전단 롤러(2)의 절단 변부(41)는 화살표(A)로 표시된 회전 방향으로 마주하고, 하부 전단 롤러(3)에 구성된 절단 변부(41)의 속도에 대해 약 10배의 속도로 이동되며, 상기 하부 전단 롤러(3)는 화살표(B)로 표시된 하부 전단 롤러(3)의 회전 방향과 반대로 마주한다.

도 10 은, 하부 전단 롤러로 이송되고 두 전단 롤러 사이의 개구부(53)를 향해 이송된 후의, 분리되지 않은 짚(50)을 나타낸다. 짚의 하부는 하부 전단 롤러(3)의 그루브(46)에 구성되고, 상부는 상부 전단 롤러(2)의 절단 변부(41)에 의해 포착된다. 절단 변부의 다른 지향 및 전단 롤러의 다른 속도로 인해, 짚(50)은 두 절단 변부(41a,41b)에 의해 포착된다. 결과적으로, 두 절단 변부(41a,41b) 사이의 전단 작용으로 인해, 짚의 상부(51)는 절단 변부(41a)에 의해 절단된다. 짚(50)의 잔여 부분은 개구부(53)를 향해 이송되고, 절단 변부(41c)에 의해 포착된다. 짚(50)의 하부(52)가 절단될 때, 짚(50)의 잔여 부분은 절단 변부(41d)에 의해 포착된다. 짚(50)이 두 전단 롤러(2,3) 사이의 개구부(53)를 통하여 통과될 때까지 상기 공정이 반복된다. 짚의 분리된 부분은 개구부(53)를 통하여 이송되고 구속해제된다.

도 11 은 전단 롤러의 표면에 구성된 평행한 그루브에 대한 지향을 나타낸다. 그루브는 전단 롤러 축에 대해 0°내지 45°사이로 지향된다. 하부 전단 롤러(3) 및 상부 전단 롤러(2)에 대한 절단 변부의 다른 지향은, 짚을 종방향으로 분리시키기 위한 가위식(scissor-like) 작동을 하도록 한다. 상기는 길이가 긴 섬유 부분을 제공한다. 도 11 은, 짚(50)을 이송하기 위해 하부 전단 롤러(3)의 롤러 축에 대해 평행한 절단 변부와, 가위식 종방향 절단을 하도록 상부 전단 롤러(2)의 롤러 축에 대해 45°의 각으로 구성된 절단 변부를 나타낸다. 하부 전단 롤러(3)의 축에 대해 평행한 그루브(46)는 전단 롤러 축에 대해 정렬된 짚(50)이 상기 그루브(46)의 지향을 상실하지 않고 하부 전단 롤러(3)의 그루브(46)로 이송되도록 한다. 짚은 절단을 위해 배열되고, 상기 짚의 전 길이는 절단 변부(41b)에 의해 지지된다. 다음에 짚(50)은 상부 전단 롤러(2)의 절단 변부에 의해 분리된다. 만약 절단 변부가 전단 롤러 축에 대해 각을 구성한다면, 더 작은 힘으로 짚(50)을 절단할 수 있다. 45°의 각으로 구성된 절단 변부는 짚(50)을 길이가 긴 섬유 부분으로 분리시키고, 더 작은 힘으로(더 작은 동력으로 변형되는) 전단 롤러(3)를 구동시킬 수 있다. 두 전단 롤러가 45°의 각으로 구성된 그루브를 가지거나 또는 롤러의 각각에 0°내지 45°사이의 각에 대한 임의의 조합으로 구성된 그루브를 가지는 것과 같이, 그루브의 여러 다른 지향이 고안될 수 있다. 선호되는 조합 각은 상부 롤러에 45°, 하부 롤러에 30°이다.

도 12 에, 본 발명에 따른 분리된 짚 지향기(200)의 측면도를 나타낸다. 본 발명에 따라 패널, 보드 또는 빔을 제작하기 위하여, 분리된 짚 스트랜드는 프레싱 전에 정렬되어야 한다. 무작위로 지향된 분리된 짚 스트랜드(203)는 보드(201)에 구성되고, 상기 보드(201)는 파형 표면을 가진다. 보드는 횡방향으로 진동된다. 진동으로 인해, 분리된 짚 스트랜드는 그루브의 하부에 축적되어 배열된다. 보드를 경사지게 함으로써 가공 중 분리된 짚 스트랜드를 이동시킨다.

도 12 에 도시된 바와 같이, 분리된 짚 지향기(200)는 보드(201)로 구성되고, 상기 보드(201)는 파형 표면을 가지고 약 10°내지 45°의 각으로 경사져 구성된다. 분리된 짚 스트랜드의 적합한 정렬을 보장할 수 있도록 보드(201)는 충분히 길이가 길고, 약 1500mm 내지 4000mm이다. 상승된 측면 변부 또는 벽(202)은 가공 중 장치(200)내의 분리된 짚을 수용한다. 무작위로 지향된 분리된 짚 스트랜드(203)는 상승된 단부에서 보드(201)에 구성된다. 분리된 짚 지향기(200)는 횡방향으로 진동된다. 횡방향 진동은 전기 모터 및 편심기를 사용하여 이루어질 수 있다. 정렬된 분리 짚 스트랜드(204)는 하부 단부에서 장치(200)로부터 배출되고, 정렬을 유지하기 위해 이송 벨트나 다른 수단으로 이송된다.

도 13 은 분리된 짚 지향기(200)의 단면도를 나타낸다. 보드(201)는 사인(sine)형의 파형 표면으로 구성되고, 상기 파형 표면에서 두 연속 리지 사이의 거리(205)는 약 25mm 내지 100mm이며, 그루브의 깊이(206)는 약 20mm 내지 100mm이다. 선택적으로, 삼각 형상 또는 스파이크 벽(spiked wall)/직벽과 같이 파형 표면의 다른 형상이 고안될 수 있다. 분리된 짚 스트랜드의 정렬 공정 중 분리된 짚 지향기(200)내에 분리된 짚 스트랜드를 수용하기 위하여 상승된 측면 변부 또는 벽(202)이 보드(201)에 부착된다.

도 14 에, 분리된 짚 지향기(200)의 평면도가 도시된다. 무작위로 지향된 분리된 짚(203)은 상승된 단부에서 보드(201)에 구성된다. 파형 표면의 횡방향 진동 및 중력 작용으로 인해, 도 13 에 도시된 바와 같이 그루브 벽(207)에 의해 정렬된 파형 표면의 그루브에 분리된 짚 스트랜드가 축적된다.
[산업상이용가능성]
중력 작용에 의한 보드(201)의 하부 단부에 대한 정렬 공정 중, 보드(201)를 경사지게 함으로써 분리된 짚 스트랜드가 이동된다.

Claims (37)

1. 다수의 스트랜드를 가지는 압축된 짚의 연장구성된 재료와, 패널, 보드 또는 빔과 짚을 접합시키기 위한 접합재로 구성되고, 상기 다수의 스트랜드는 접합재가 스트랜드 내부의 일부와 접촉하도록 하기 위해 종방향으로 분리되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
2. 제 1 항에 있어서, 다수의 종방향으로 분리된 스트랜드는 미리 정해진 방법으로 지향되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
3. 제 2 항에 있어서, 대부분의 스트랜드는 평행하게 지향되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
4. 제 1 항에 있어서, 대부분의 스트랜드는 탈랍(dewaxing)되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
5. 제 2 항에 있어서, 다수의 스트랜드는 적어도 부분적으로 탈랍되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
6. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 대부분의 짚 스 트랜드의 길이는 약 10mm를 초과하는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
7. 제 2 항에 있어서, 스트랜드의 지향 및 접합재의 첨가 이전에 짚의 스트랜드는 종방향으로 분리되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 접합재는 이소시안산 수지인 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
9. 제 8 항에 있어서, 수지를 증량시키기 위해 증량제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
10. 제 8 항에 있어서, 이소시안산 수지를 증량시키기 위해 DPMA 증량제가 첨가되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
11. 제 1 항에 있어서, 분리되는 다수의 스트랜드를 가진 압축된 짚의 연장구성된 재료 및 짚을 접합시키기 위한 상기 접합재는 코어를 형성하고, 짚과는 다른 목질섬유소 재료의 압축된 스트랜드로 구성된 외층을 포함하는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔.
12. 제 11 항에 있어서, 외층은 목재로 구성되는 것을 특징으로 하는 패널 보드.
13. 다수의 짚 스트랜드를 구비하고;

    짚을 종방향으로 분리시키며;

    짚에 접합재를 첨가하고;

    다수의 스트랜드가 평행하도록 짚을 지향시키며; 그리고

    접합재가 응고될 때까지 짚을 가압하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔의 제작 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 접합재는 수지이고, 또한 수지를 증량시키기 위한 증량제의 첨가 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 13 항에 있어서, 짚을 파형 표면상에 위치시키고 파형 표면을 진동시키는 지향 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 파형 표면이 지향된 짚이 통과할 수 있도록 하는 슬롯을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제 13 항에 있어서, 짚을 종방향으로 분리시키는 단계는, 그루브가 구성된 두 전단 롤러 사이로 짚을 통과시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 롤러는 동일한 크기이고, 직경이 약 200mm 내지 800mm인 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 17 항에 있어서, 두 전단 롤러 사이의 간극은 약 0.10mm 내지 0.30mm인 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 13 항에 있어서, 짚을 종방향으로 분리시키는 단계는, 다른 표면 속도에서 그루브가 구성된 두 전단 롤러 사이로 짚을 통과시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 중인 롤러의 하나는 시계 방향으로 회전하고, 다른 하나는 반시계 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 롤러의 하나는 다른 하나의 롤러보다 약 5배 이상의 고속으로 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 22 항에 있어서, 미리 정해진 원주를 가진 한 롤러의 외부면이 분당 1000-1800m의 속도로 미리 정해진 위치를 통과하도록 상기 한 롤러가 회전되고, 미리 정해진 원주를 가진 다른 하나의 외부면이 분당 50-180m의 속도로 미리 정해진 위치를 통과하도록 상기 다른 하나의 롤러가 회전되며, 두 롤러 사이의 가장 근접한 접촉점에 미리 정해진 위치가 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 그루브가 구성된 두 전단 롤러를 포함하고, 상기 롤러는 동일한 크기이고, 약 200mm 내지 800mm의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 패널, 보드 또는 빔의 제작에 사용되는 짚을 종방향으로 분리시키기 위한 장치.
25. 제 24 항에 있어서, 두 전단 롤러 사이의 간극은 약 0.10mm 내지 0.30mm인 것을 특징으로 하는 장치.
26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 롤러를 다른 속도로 회전시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
27. 제 26 항에 있어서, 작동 중인 롤러의 하나는 시계 방향으로 회전하고, 다른 하나는 반시계 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 장치.
28. 제 27 항에 있어서, 하나의 롤러를 회전시키기 위한 상기 수단은 다른 하나의 롤러보다 약 5배 이상의 고속으로 회전되는 것을 특징으로 하는 장치.
29. 제 28 항에 있어서, 하나의 롤러는 분당 1000-1800m의 원주 속도를 가지고, 다른 하나의 롤러는 분당 50-180m의 원주 속도를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
30. 제 24 항에 있어서, 전단 롤러는 롤러 축으로부터 10°내지 45°의 각으로 구성된 평행한 절단 리지를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
31. 제 26 항에 있어서, 전단 롤러는 롤러 축으로부터 미리 정해진 각으로 구성된 평행한 절단 리지를 가지고, 더 고속으로 회전될 수 있는 롤러는 더 저속으로 회전될 수 있는 롤러보다 롤러 축으로부터 더 높은 각으로 구성된 리지를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
32. MDI(이소시안산)로 접합된 분리된 짚 스트랜드로 구성되고, 분리된 짚이 열간 프레싱 전에 접합재로 피복되도록 중공 짚의 외부면 및 내부면이 분리되는 것을 특징으로 하는 짚 패널.
33. 제 32 항에 있어서, DPNA 증량제가 사용되는 것을 특징으로 하는 짚 패널.
34. 제 1 항 또는 제 32 항에 있어서, 시멘타이트 재료가 첨가되는 것을 특징으로 하는 패널.
35. 제 24 항에 있어서, 롤러는 상기 롤러에 구성된 평행한 그루브를 가지고, 각 롤러의 상기 그루브는 약 1.5mm로 이격되는 것을 특징으로 하는 장치.
36. 제 35 항에 있어서, 그루브는 약 0.5mm 내지 1.5mm의 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
37. 제 30 항에 있어서, 롤러는 삼각 형상의 그루브를 가지고, 상기 그루브는 롤러의 종방향 축에 대해 수직인 절단 변부로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.

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