(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合剤がわらストランド内部のある部分と接触するように実質的に縦方向に裂かれた複数のわらストランドを有する圧縮わら細長材と、建築用部材中にわらを接合するための接合剤とを含むことを特徴とする建築用部材。
【請求項２】
縦方向に裂かれた複数のわらストランドが配向されていることを特徴とする請求項１記載の建築用部材。
【請求項３】
大部分のわらストランドが、実質的に平行に配向されていることを特徴とする請求項２記載の建築用部材。
【請求項４】
大部分のわらストランドから実質的にワックスが取り除かれていることを特徴とする請求項１記載の建築用部材。
【請求項５】
複数のわらストランドから少なくとも部分的にワックスが取り除かれていることを特徴とする請求項２記載の建築用部材。
【請求項６】
大部分のわらストランドの長さが、１０ｍｍを超えることを特徴とする請求項１、２、４又は５記載の建築用部材。
【請求項７】
わらストランドが、その配向前及び接合剤添加前に縦方向に裂かれていることを特徴とする請求項２記載の建築用部材。
【請求項８】
接合剤がイソシアネート樹脂であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の建築用部材。
【請求項９】
強化剤が前記樹脂を強化するために添加されていることを特徴とする請求項８記載の建築用部材。
【請求項１０】
ＤＰＭＡ強化剤が前記イソシアネート樹脂を強化するために添加されていることを特徴とする請求項８記載の建築用部材。
【請求項１１】
実質的に裂かれた複数のわらストランドを有する圧縮わら細長材とそのわらを接合する接合剤とが芯を形成し、更に、わら以外の圧縮リグノセルロース物質からなるストランドを有する外層を含むことを特徴とする請求項１記載の建築用部材。
【請求項１２】
前記外層が木材を含むことを特徴とする請求項１１記載の建築用部材。
【請求項１３】
複数のわらストランドを用意する工程と、前記わらを縦方向に裂く工程と、前記わらに接合剤を添加する工程と、複数のストランドが実質的に平行となるように前記わらを配向する工程と、前記接合剤が定着するまで前記わらを圧縮する工程とを含むことを特徴とする建築用部材の製造方法。
【請求項１４】
前記接合剤が樹脂であり、更に前記樹脂を強化する強化剤を添加する工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記配向する工程が、前記わらを波形または波形状の支持部に配置する工程と、前記波形または波形状の支持部を振動させる工程とを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
前記波形または波形状の支持部が溝を有しており、配向したわらを通過させるようにしたことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記わらを縦方向に裂く工程が、二つの溝付き剪断ローラ間に前記わらを通す工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
前記ローラは実質的に同じ大きさであり、直径が実質的に２００ｍｍ〜８００ｍｍであることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
二つの刻み付き剪断ローラ間の隙間が実質的に０．１０ｍｍ〜０．３０ｍｍであることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
前記わらを縦方向に裂く工程が、二つの溝付き剪断ローラ間に実質的に異なる表面速度で前記わらを通過させる工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項２１】
前記ローラの一方は操作中に時計回りに回転し、前記ローラの他方は反時計回りに回転することを特徴とする請求項１７、１８又は１９記載の方法。
【請求項２２】
前記ローラの一方が他方よりも実質的に少なくとも５倍速く回転することを特徴とする請求項１７、１８、１９又は２１記載の方法。
【請求項２３】
一方のローラは、予め定められた円周を有する外表面が予め定められた位置を１０００〜１８００ｍ／分で通過するように回転し、他方のローラは、予め定められた円周を有する外表面が前記予め定められた位置を５０〜１８０ｍ／分で通過するように回転し、前記予め定められた位置が両ローラ間の最近接点に位置することを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
二つの溝付き剪断ローラを備え、前記ローラが実質的に同じ大きさで、直径が実質的に２００ｍｍ〜８００ｍｍである、請求項１３の方法により製造されるパネル、ボード又はビームの製造のために用いられるわらを縦方向に裂くための装置。
【請求項２５】
二つの刻み付き剪断ローラ間の隙間が実質的に０．１０ｍｍ〜０．３０ｍｍであることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
前記両ローラを実質的に異なる速度で回転させるための装置を含むことを特徴とする請求項２４又は２５記載のわらを裂くための装置。
【請求項２７】
前記ローラの一方は操作中に時計回りに回転し、前記ローラの他方は反時計回りに回転することを特徴とする請求項２４、２５又は２６記載の装置。
【請求項２８】
前記装置が、一方のローラを他方よりも実質的に少なくとも５倍速く回転させるものであることを特徴とする請求項２４、２５、２６又は２７記載の装置。
【請求項２９】
一方のローラは１０００〜１８０００ｍ／分の周速を有し、他方のローラは５０〜１８０ｍ／分の周速を有することを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
前記剪断ローラが、ローラ軸に対して１０〜４５度の角度を有する平行な切断刃を有することを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項３１】
剪断ローラはローラ軸に対して予め定められた角度を有する平行な切断刃を有しており、より速い速度で回転し得るローラはより遅い速度で回転し得るローラに比べて、ローラ軸に対して大きな角度を有する刃を備えていることを特徴とする請求項２６記載の装置。
【請求項３２】
ＭＤＩ（イソシアネート）で接着された裂いたわらストランドを含み、高温圧縮の前に、裂かれたわらが接合剤によって確実に被覆されるように中空わらの内外両表面が裂かれていることを特徴とするわらパネル。
【請求項３３】
ＤＰＭＡ強化剤が用いられることを特徴とする請求項３２記載のわらパネル。
【請求項３４】
セメント質をベースとする物質が添加されていることを特徴とする請求項１又は３２記載のパネル。
【請求項３５】
両ローラはその中に設けられた平行な溝を有しており、各ローラの溝が実質的に１．５ｍｍの間隔を有していることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項３６】
前記溝が実質的に０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの深さを有することを特徴とする請求項３５記載の装置。
【請求項３７】
前記ローラが、ローラの縦方向の軸に対して垂直の切断刃を含む三角形状の溝を有していることを特徴とする請求項３０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は、一般的にはわら製建築用ボードに関するものである。
【０００２】
発明の背景
従来、わらは適当な建築用材料とは考えられていなかった。木材と違って、わらは、その強度について検討されておらず、一般に建築用材料として考慮されていなかった。建造物におけるわらの使用に関する現在の傾向は、緻密な充填率とサイズが必要強度と構造的な支持を付与するわらベール（straw bales）に関連している。実際には、多くの国において、わらが不十分な建築用材料であるという共通の概念により、建造物におけるわらの使用は許可されていない。
【０００３】
以下の記述において、穀類のわらという用語は、イネのわらや竹のように構造的に穀類のわらと似ている、他のリグノセルロース材を包含するものである。これまで、圧縮された非木材のリグノセルロース材（即ち、わら）の薄いパネルは、短いわらの断片と接合剤を混合することにより作製されていた。この薄いパネルについての記述は、１９９６年３月１２日にハワードらの名前で発行された米国特許第５，４９８，４６９号に見られ、関連文献として本明細書に組み込まれる。このパネルは、合板積層物の芯層又は芯シート素材として使用される；このように薄層のわらパネルは、合板の二つの層又はシート素材間に挟み込まれる。この〜０．０１インチの薄いパネルは、その意図する機能を果すように見えるが、建築用ボードとしては十分な強度を有していない。これらのパネルは、合板の製作において、より強度を有する木材の薄層と合体されていた。
【０００４】
ファイバーパネル製造方法及びそのようなパネルを製造するための装置に係る他の関連文献としては、１９９８年３月２４日にホールの名前で発行された米国特許第５，７３０，８３０号、１９８８年３月２４日にマクスウェルの名前で発行された米国特許第５，７２９，９３６号、及び１９８８年３月１７日にクノらの名前で発行された米国特許第５，７２８，２６９号がある。
【０００５】
本発明の目的は、木材／わらの複合物を形成する高価な積層を必要としない建築用ボードを提供することにある。
本発明の目的は、わらからなり、かつハワードらにより開示されたわらパネルを遥かに超える強度を有する建築用ボードを提供することにある。
【０００６】
本発明によれば、大部分のわらストランド（strands）が実質的に平行に配向されたボード又はパネルが提供される。このストランドは、接合剤により接合されている。
本発明のもう一つの局面によれば、わらストランドが予め定められた方法で配向されており、又は、少なくともある一層中の少なくともわらストランドが実質的に予め定められた方法で配向されたボードが提供される。
【０００７】
本発明によれば、接合剤がストランド内部のある部分と接触するように実質的に縦方向に裂かれた複数のストランドを有する圧縮わら細長材と、中実のパネル、ボード又はビーム中にわらを接合するための接合剤とを含むパネル、ボード又はビームが提供される。
本発明によれば、予め定められた方法で配向された複数の裂いたストランドを有する圧縮わら細長材と、パネル、ボード又はビーム中にわらを接合するためのイソシアネート接合剤とを含むパネル、ボード又はビームが提供される。
【０００８】
本発明のもう一つの局面によれば、複数の穀類わらストランドを用意する工程と、前記穀類わらを裂く工程と、複数のストランドが実質的に平行となるように前記穀類わらを配向する工程と、前記穀類わらに接合剤を添加する工程とを含むパネル、ボード又はビームの製造方法が提供される。
【０００９】
本発明によれば、接着剤がストランド内部のある部分と接触するように実質的に裂かれた複数のストランドを有する圧縮わら細長材と、中実のパネル、ボード又はビーム中にわらを接合するための接合剤とを有する芯と、わらとは別の圧縮リグノセルロース材ストランドを有する外層とからなるパネル、ボード又はビームが提供される。
【００１０】
本発明によれば、近接配置された二つの剪断ローラを備え、前記二つのローラが実質的に同じ大きさで実質的に約２００ｍｍ〜８００ｍｍの直径を有する、わらを裂くための装置が提供される。
【００１１】
本発明のさらにもう一つの局面によれば、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）樹脂で接着され、そして好ましくは、ＤＰＭＡ（ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）強化剤が用いられたわらパネルが提供される。
ストランドは、約１０ｍｍ又はそれ以上の長さであることが好ましく、５０〜１００ｍｍの長さであることがより好ましい。
建築用パネル、ボード又はビームは、本発明に係る教示に従って製造することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
【００１２】
詳細な記述
図１を参照すると、ランダム配向わらストランドボードＲＯＳＳＢと配向わらストランドボードＯＳＳＢの曲げ比率を比較するグラフが示されているが、ここでストランドの配向は意図的であり、前記ストランドは相互に実質的に平行となるように配向されている。ＯＳＳＢのＲＯＳＳＢに対する平行方向における相対曲げ比率は、これらの図に略２：１であると示されているが、１．０５：１．００のように小さくすることが可能であり、いまだ有用である。使用された裂いた小麦ストランドの長さは５ｍｍ〜１００ｍｍであった。
【００１３】
図２は、縦方向に裂いた小麦わらの異なるストランド長からなる混合わらボードの曲げ特性を示している。わらの長さが増加すると、曲げ強度及び剛性も同様に増加することがわかる。
【００１４】
図３は、裂いた小麦わらから作製されたウェハーボードの弾性係数を描いたグラフであり、べたの影付き棒グラフは、“木材ベースの”配向された及びランダム配向された部分的パネルに対するカナダコード（ＣＳＡ４３７）における最低限の要求特性を示すものである。
【００１５】
図４は、裂いた小麦わらから作製されたＯＳＳＢ及びウェハーボードの曲げ強度を描いたグラフであり、無地の影付き棒グラフは、“木材ベースの”配向された及びランダム配向された部分的パネルに対するカナダコード（ＣＳＡ４３７）における最低限の要求特性を示すものである。
【００１６】
図５は、ＤＰＭＡで強化されたＭＤＩ樹脂を用いて接着されたわらパネルの内部接着強度を描いたグラフである。
最大強度を得るためには、中空わらステムの芯の内面及び外面が接合剤で確実に被覆されるように、高温圧縮の前に、わらを裂かなければならない。
わらを裂くのに加えて、溶媒を使用して、ワックス質の外側ステムのワックスを少なくとも部分的に剥がすような方法でわらを処理することができる。ワックスを除去し、わらを裂いた後は、接着が容易となり、使用される接着剤が少なくて済む。さらに重要なことは、完成したボードがより大きな内部接着強度を有するという点である。好ましい接合剤としては、ＩＣＩ製の"Rubinate 1840"、又はＤｏｗ製の"PAPI-94"のようなＭＤＩイソシアネート樹脂がある。
【００１７】
わらの横方向の切断又は切り刻みは飼草刈取り機を用いて行うことができる。  縦方向のわらの割れ／裂け及び節の粉砕は、次のうちの一つを用いて行うことができる：
ａ）溝付きローラ、例えば穀物ローラミル又は干草パルプ製造機
ｂ）回転剪断機を備えた装置により提供される剪断動作を有するサンダー
ｃ）ＣＡＥ6/36ディスク・ウェハライザー（小さな丸太というよりわらの束を“供給する”もので、そのように設計されたもの）
ｄ）小さな圧縮わらベールを有するＣＡＥ12/48リングフレーカー（６”）又は
ｅ）ハンマーミル
【００１８】
ローラミル（ａ）とハンマーミル（ｅ）の組み合わせが最良の結果をもたらす。（ｂ）と（ｃ）の使用は好ましくない。リングフレーカー（ｄ）は使用可能であるが、わらの節を適切に粉砕できないという点で限界がある。
【００１９】
裂いたわらから出る微粉は、篩別、送風、又は分別により除去することができる。わらが一旦裂かれたり分割されたら、そのストランドは実質的に平行となるように配向されなければならない。
【００２０】
１．０ｍｍより長いストランドに対しては、ＯＳＢ用の木材ストランドを配向するための商業的に入手可能な装置に小さな変更を加えることにより、わらストランドの適度な配向を達成することができる。これはまた、好ましくは略２０度傾斜された波形のパネルの上でストランドを振動させることにより達成することができ、又は、代替的に、ストランド長よりも短い距離の間隔を有する格子内に配置された平行に並べられた垂直の複数の棒材の上にわらストランドを落とすことができる。その後、振り動かすことによって、わらがそれを通って落下するようにする。
【００２１】
１．０ｍｍより短いストランドに対しては、反対電荷の付与された垂直のコンデンサパネルの間にストランドを落下させることにより、わらを整列させる。落下するわらの小片の双極子が、その小片を電界に対して平行に整列させる。
建築用パネル、ボード及びビームは、このような方法で、わらの縦方向の軸を確実に整列するようにして、製造される。
【００２２】
本発明の一局面に係るパネル、ボード又はビームは、縦方向に裂いたわら及びＭＤＩのような樹脂接合剤から実質的になるものであり、わらは、わら片の縦方向の軸が実質的に平行となるように配向されている。ＤＰＭＡ（DOWANOL（商標））の使用により、適用されるＭＤＩの被覆面積が拡張されることが知られている。
本発明の他の実施例において、わらパネルボードは、わら芯を有する配向ストランド木材ボードからなる。本実施例は、木材の備蓄が低下し、あるいは木材の入手が限られているところにおいて、木材以外のリグノセルロース材からできた芯を提供できるという利点を有しており、同時に、ボードの構造的完全性を犠牲にするものではない。更に、いくつかの例においては、パネルボードの外表面に木材を見えるようにすることは商業上重要なことであり、本実施例はこの要求に合致するものである。
【００２３】
本発明の更に他の実施例においては、５０（重量）％までセメント質材料含む配向わらパネルが作製される。本実施例は、木材ベースの建築用パネルにおける最小要求強度を超える機械的特性を兼ね備えた高い耐火性を提供できるという利点を有する。
【００２４】
図６には、本発明に係るパネル、ボード又はビームの製造に用いられる、わらを縦方向に裂くための装置１００の側面図が示されている。この装置１００は、支持ベンチ１、送りテーブル５、及び規則的な溝が付けられた二つの剪断ローラ２、３から構成されており、これらのローラは電動モータ４により異なる回転速度で逆方向に運転される。わらは、下方に向けられた送りテーブル５を用いて、二つの剪断ローラ２、３の方向へローラ軸とほぼ平行に送られ、二つの剪断ローラ間の剪断動作により、わらは縦方向に裂かれる。もちろん、その代わりに、それらが同じ回転速度で運転されるが実質的に異なる周速を有するように、ローラの直径を変えることができる。周速という用語は、それらのローラが同じ大きさを有しており、異なる回転速度で運転されていること、又はそれらのローラが異なる大きさを有しており、同じ又は異なる回転速度で運転されていることを示すのに用いられる。
【００２５】
上部剪断ローラ２は、支持ベンチ１に取り付けられており、一方、下部剪断ローラ３は、ジョイント７でベンチ１に対して旋回する支持アーム６に取り付けられている。二つの剪断ローラ間の隙間は、昇降用ねじ８と張力ばね９とからなる調整機構を用いて調整される。二つの剪断ローラ間の隙間を調整するための他の実施例としては、ラチェットギア又はラック引き上げギアのようなものが考えられる。調整機構はまた、ある物質が剪断ローラ間に詰まった場合に剪断ローラ３を下ろすため、又は掃除の目的のために用いられる。
【００２６】
上部剪断ローラ２は、Ｖ−ベルト駆動装置又はこの種の他の駆動手段を用いた速度制御電気モータ４によって、略５００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍで反時計回りに運転される。Ｖ−ベルト駆動装置は、Ｖ−ベルト１０と、電気モータ５の軸及び上部剪断ローラ２にそれぞれ設けられたＶ−ベルトプーリ１１及び１２とから構成される。Ｖ−ベルト１０は、一次張力レバー１３を用いて堅く張られる。電気モータ５の過負荷保護のために、Ｖ−ベルトプーリ１１は、すべりクラッチのような過負荷クラッチを構成する。好ましくは緊急停止も含まれる。
【００２７】
両剪断ローラは、ほぼ、長さが５００ｍｍ〜２０００ｍｍで直径が２００ｍｍ〜８００ｍｍの中空シリンダのような、焼入れ鋼でできている。剪断ローラの表面は、図９及び図１１に示すように、剪断ローラ軸に対して０度〜４５度の間の角度を成して配向された平行な切断刃を備えている。切断刃は前記シリンダの外表面に機械加工される。
【００２８】
下部剪断ローラ３は、上部剪断ローラ２とは反対方向に、実質的に低速度、即ち略５０ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍで回転する。回転方向を反転させ、速度を低減させるために、チェーンスプロケット駆動装置が用いられる。この装置の第一部分は、上部剪断ローラの軸に設けられたＶ−ベルトプーリ１４、下部剪断ローラの軸に設けられたＶ−ベルトプーリ１５、及びＶ−ベルト１６から構成される。速度低減のため、駆動用Ｖ−ベルトプーリ１４は、駆動されるＶ−ベルトプーリ１５よりも実質的に小さな直径を有する。Ｖ−ベルト１６は、二次張力レバー１７を用いて堅く張られる。
【００２９】
図７には、装置１００の反対側の側面図が示されている。この装置の第二部分は、Ｖ−ベルトプーリ１５によって駆動される軸に設けられたスプロケット２０、下部剪断ローラの軸に設けられたスプロケットホイール２１、及び二つの支持スプロケットホイール２２，２３から構成される。更なる速度低減のため、駆動用のスプロケットホイール２０は、駆動されるスプロケットホイール２１よりも直径が実質的に小さい。回転方向を反転させるには、チェーン２４が、内側のスプロケットホイール２０によって駆動され、外側のスプロケットホイール２１を駆動する。スプロケットホイール２２は、チェーン２４とスプロケットホイール２１の周辺の実質的に一部の接触を確実にするものであり、一方、スプロケットホイール２３は、チェーン２４を下方部に維持して上方部に接触しないようにするものである。
【００３０】
二つの剪断ローラを反対方向に異なる速度で駆動するための実施例は、他に数多く存在しており、例えば、電気モータにより直接駆動されるチェーン駆動装置、二つの噛み合いギア、二つのより小さな電気モータであってそれぞれＶ−ベルト駆動装置を用いて一つの剪断ローラを駆動するもの、二つのより小さな電気モータであってそれぞれジョークラッチを用いて一つの剪断ローラの軸を直接駆動するもの、又は当業者にとって明白な他の組み合わせがある。
【００３１】
二つの剪断ローラは実質的に異なる直径を有しているが、これは、同じ回転速度で駆動される両剪断ローラに対して異なる相対周速を保証するためのものである。二つの直径の関係が剪断動作に要求される二つの表面速度の関係に直接比例することから、本実施例は、直径が大きく異なる剪断ローラの組合せが可能なものに限定される。
【００３２】
図８には、装置１００の上面を示す平面図が示されている。送りテーブル５は、下方に傾斜して下部剪断ローラ３の位置で終わり、わらを裂くためにわらを剪断ローラ２に移動させる。図６及び図７においてより明白なように、送りテーブル５は、全ての高さ調節器を介して、下部剪断ローラ３を伴う支持アーム６に、リンク機構１８により支持されている。図９においてより明白なように、送りテーブル５は、剪断ローラ３の表面に向けられており、剪断ローラの表面にわらを挿入するため、それに極めて近接して終端している。二つの剪断ローラ２、３は、装置１００の一側面におけるＶ−ベルト駆動装置及び他の側面におけるチェーン駆動装置を用いて電気モータ４によって駆動される。上部剪断ローラの切断刃は、上部剪断ローラ２の表面に砥ぎ石２５を保持することにより要求どおりに砥がれるが、そのときローラはそれが用いられるのと反対方向に回転される。砥ぎ石２５は、調整機構３０を使って縦方向に進み、剪断ローラ２の全長にわたって切断刃４１に接触し砥ぐ。下部剪断ローラは、支持ベンチ１の下側であってローラ２の反対側に砥ぎ機構２５，３０を移動させることによって砥がれる。
【００３３】
上部剪断ローラ２の正面には、その剪断ローラと同じ長さの梁材２６を有する乱れ制御機構が、支持ベンチ１に設けられている。この梁材２６は、わらが過度に周りに飛散しないように補助するものである。
【００３４】
図９は、異なる速度で反対方向に回転する二つの剪断ローラ２及び３の表面構造の詳細図を示すものである。わらは、送りテーブル５を用いて通常剪断ローラの軸に平行に送られる。二つの剪断ローラが互いに最接近する領域は拡大されており、詳細にそれらの表面を示している。二つの剪断ローラ間の隙間４０は、およそ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである。両剪断ローラはそれらの表面に刻まれた平行の溝４６を有している。これらの溝は三角形状をしており、剪断ローラの表面に対して垂直に切断刃４１を備え、反対側４２は平坦なリッジ４３の表面に対して４５度の角度を有している。溝の間隔４４は約１．５ｍｍ、溝の深さ４５はおよそ０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。溝の間隔４４及び溝の深さ４５は、裂かれていないわらよりも小さい寸法とされており、これにより実質的に全てのわらが裂かれることを確実にしている。剪断ローラ２の溝４６は、剪断ローラ３の溝４６に対してある角度で配置されている。溝は、切断刃４１の反対側４２が表面に対して４５度以外の角度をなすような、あるいはカーブしているような、多くの異なる形状が考えられる。代わりに、切断刃４１が、表面に対して異なる角度を有していても、あるいはカーブしていてもよい。また各種の形状が、二つの剪断ローラについて異なって組み合わされるかもしれない。上部剪断ローラ２の切断刃４１は、矢印Ａで示される回転方向に向かい、そして矢印Ｂで示される前記回転方向の反対に向かう下部剪断ローラ３の切断刃４１の速度の約１０倍で移動する。
【００３５】
図１０は、裂かれていないわら５０が、下部剪断ローラ上に送られた後、二つの剪断ローラ間の開口５３に向かって送給されるようすを示している。わらの下の部分は下部剪断ローラ３の溝４６についており、これに対して上の部分は上部剪断ローラ２の切断刃４１に押えられている。両切断刃の異なる配向及び両剪断ローラの異なる速度のため、わら５０は二つの切断刃４１ａ及び４１ｂによって押えられる。従って、わらの上の部分５１は、二つの切断刃４１ａ及び４１ｂの剪断動作により切断刃４１ａにより切断される。わら５０の残り部分は、さらに開口５３に向かって送給され、その後、切断刃４１ｃによって押えられる。わら５０の下の部分５２が切断されると、続いてわら５０の残り部分が切断刃４１ｄによって押えられる。この工程は、わら５０が二つの剪断ローラ２及び３間の開口５３を通過するまで繰り返される。わらの裂かれた部分は、開口５３を介して送給され、放出される。
【００３６】
図１１は、剪断ローラ表面における平行な溝の配向を示している。溝は、剪断ローラの軸に対して０度と４５度の間で配向されている。下部３及び上部剪断ローラ２の切断刃に異なる配向を行うことにより、わらを縦方向に裂くハサミのような動作が確実となる。これは長いファイバー片を提供するのに有効である。図１１は、わら５０を移送する下部剪断ローラ３におけるローラ軸に平行な切断刃、及び上部剪断ローラ２におけるローラ軸と４５度の角度をなす切断刃を示しており、これによってハサミのような縦方向の切断が確保される。下部剪断ローラ軸３に平行な溝４６は、わら５０を剪断ローラ軸に大体整列させ、それらの配向を崩すことなく下部剪断ローラ３の溝４６上に移送するようにする。わらは、切断刃４１ｂにより全長が支えられ、切断のために配列される。続いて、わら５０は、上部剪断ローラ２の切断刃によって裂かれる。切断刃が剪断ローラ軸に対してある角度を有している場合には、わら５０を切断するのに要する力はより小さくてすむ。４５度の角度を有する切断刃は、わら５０を長いファイバー片に裂くことを確実にするものであるが、同時に、必要とされる力はより小さくてすみ、言い換えれば、剪断ローラ３を駆動するのに要する電力が少なくてすむ。溝の配向はいろいろ考えられ、例えば、両剪断ローラは各ローラ上に４５度の角度、あるいは０度〜４５度の角度を組み合せた溝を有するようにすることができる。好ましい組合せ角度は、頂部ローラにおいては４５度、底部ローラにおいては３０度である。
【００３７】
図１２は、本発明の裂いたわら配列装置２００の側面図を示すものである。本発明に係るパネル、ボード又はビームを製造するために、裂いたわらストランドは、圧縮する前に配列されなければならない。ランダムに配向された裂いたわらストランド２０３は、波形の表面を有する板材２０１上に置かれる。この板材は横方向に振動が与えられる。この振動により、裂いたわらストランドは、溝の底部に蓄積して実質上配列される。板材の傾斜により、処理中の裂いたわらストランドの移動を確実なものとする。
【００３８】
裂いたわら配列装置２００は、図１２に示されるように、波形の表面を有し、略１０度〜４５度の角度の傾斜を有する板材２０１を備えている。板材２０１は十分長く、ほぼ１５００ｍｍ〜４０００ｍｍとされており、裂いたわらストランドのほどよい配列を確実にする。側面に立てられた縁又は壁２０２は、裂いたわらを処理する間、装置２００中に保持するものである。ランダムに配向された裂いたわらストランド２０３は、上端部において板材２０１上に置かれる。裂いたわら配列装置２００は、横方向に振動が与えられる。横方向の振動は、電気モータ及び偏心器を用いて実現される。配列された裂いたわらストランド２０４は、装置２００から下端部において放出され、その配列を維持して輸送ベルト又は他の装置により配送される。
【００３９】
図１３は、裂いたわら配列装置２００の部分断面図を示すものである。板材２０１はサインカーブ状の波形の表面を備えており、その二つの連続した嶺間の距離２０５はおよそ２５ｍｍ〜１００ｍｍであり、その溝の深さ２０６はおよそ２０ｍｍ〜１００ｍｍである。代替的に、波形に似た表面のその他の形状として、例えば三角形状又は尖った／直立した壁のようなものが考えられる。板材２０１には、側面に立てられた縁又は壁２０２が設けられており、裂いたわらストランドの配列工程の間、裂いたわら配列装置２００中に裂いたわらストランドを保持するものである。
【００４０】
図１４は、裂いたわら配列装置２００の平面図を示すものである。ランダムに配向された裂いたわら２０３は、上端部において板材２０１上に配置される。波形表面の横方向の振動と重力作用により、裂いたわらストランドは、図１３に示すように、溝の壁２０７により波形表面を有する溝の中に蓄積する。板材２０１の傾斜は、重力作用によって、配列工程の間、板材２０１の下端部への裂いたわらストランドの移動を確実にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ランダム配向わらストランドボード（ＲＯＳＳＢ）及び配向わらストランドボード（ＯＳＳＢ）の曲げ比率を比較するためのグラフである。
【図２】  裂いたわらストランドの平均長に対する破断係数及び弾性係数を示すグラフである。
【図３】  裂いた小麦わらから作製されたウェハーボードの弾性係数を示すグラフである。
【図４】  裂いた小麦わらから作製されたＯＳＳＢ及びウェハーボードの曲げ強度を示すグラフである。
【図５】  ＤＰＭＡで強化されたＭＤＩ樹脂で接着されたわらパネルの内部接着強度を示すグラフである。
【図６】  本発明に係るわら裂き装置の側面図である。
【図７】  図６に示される本発明に係るわら裂き装置の反対側の側面図である。
【図８】  図６に示される本発明に係るわら裂き装置の平面図である。
【図９】  図６に示される剪断ローラの表面構造の詳細図である。
【図１０】  本発明に係るわら裂き装置の裂く過程を示す図である。
【図１１】  図６に示される剪断ローラの表面上の溝配向を示す図である。
【図１２】  本発明に係る裂いたわら配向装置の側面図である。
【図１３】  本発明に係る裂いたわら配向装置の部分断面図である。
【図１４】  本発明に係る裂いたわら配向装置の平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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