专利名称：强化定向粒片板的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种强化定向粒片板的制造方法，尤其是指一种将树脂强行灌入定向粒片板中，使其粒片木材之间隙中充满树脂，而成为一具有良好的结构强度以及防火特性的定向粒片板。
随着人类物质生活水准愈高，对于木质材料的需求也愈多，但不幸的是天然森林木材的生长速度却是非常缓慢，虽然有一部份可以以快速生长的人造林木来补充，但是这些人造林木却大多是用途较为有限的软质木材，无法取代用途较为广泛的硬木木材。因此，人类一直在努力拓展人造林木更广泛的运用，以及开发各种可媲美天然硬木的人造林木板片，如合板、纤维板及粒片板的开发已可有限的取代各种天然板材。这些人造板材的制造最重要者在于如何使这些人造板材的性能，如硬度、耐用度、稳定度等能接近或达到天然硬木的水准。是故，对于合板、纤维板或粒片板等，有时为了某种特殊用途及目的，尚在胶合剂中加入一些添加剂，以改善合板、纤维板或粒片板成品的性能，如防潮、防火、抗腐蚀、防虫蛀等。
在这些人造板材中最接近天然硬木板材的可能是定向粒片板，或简称OSB板(LAYER-TO-LAYER CROSS ORINETEDSTRAND PATTERN BOARD)。所谓OSB板乃是含有多层垂直相叠的同向纤维小木材薄片层积层而成，这些纤维层的组成乃是由许多小木材薄片，其长度(顺纤维方向)比宽度多好几倍的木材薄片，依接近纤维同方向且与合成板的一边平行排列而成。这些同向纤维层以垂直方向交互相叠成多层的OSB板。美国最早的专利US PAT.NO 3,164,511(1965)有非常详细的制程及性能说明。使用OSB板的好处除了其性能接近天然板材外，其规格又可以调整，有的长度甚至可达40尺，厚度亦可随需要制造。而且OSB板的原料更可利用木材工厂的废料加工，对于环保有非常好的贡献。
目前的OSB板的性能及外观已有很多改进，如US PAT.4,364,984(1981)、5,525,394(1995)、5,736,218(1993)等不胜枚举。而这些改进均强调以改进制程、改变纤维片的形状、排列、架构及胶合剂的种类等以增加其外观、物理性能及耐候性。但是对于具有防火性能的OSB板的制造迄今却仍未有突破性的发展，仅有US PAT..NO 5,443,894(1994)利用膨胀石墨(expandablegraphite)加入胶合剂中制造防火型OSB板，至于其他防火型OSB板的报导及其他防火OSB板的制造却仍付之厥如。
防火OSB板的制造虽然可以传统的真空加压灌注法，(如中国国家标准CNS300/0101)将各种防火药剂注入其中使其达到防火功效，如CNS4180/K1195；CNS4181K1196；CNSI182/K1197；及CNS4183/K1198等，但由于OSB板的结构本来就较为松懈，水溶性的防火剂注入时，木材因吸水所引起的膨胀，将对OSB板的物性造成相当大的破坏，进而减少其可用性。
另外、有些具防火及增强构造的木材结构，其是将纤维结构较稀疏的低级木材或合成板，经过所需规格的适当裁切成为规格板片后，置于以磷酸物、硼酸物、硅酸物及硫酸物所混合调成的防火液中浸渍或以喷饰方式使其渗透进入板片的纤维结构中，之后再由防火液的浸泡桶中捞起放入冷冻库中急速低温冷冻，而以冷冻乾燥法将其内含的水份脱乾至含水量6％-10％，此时规格板片的纤维结构表面即附著一层乾燥后的防火液，然而纤维与纤维之间仍留有空隙，再将规格板片放入常温下不硬化、具防火性的热固型液态树脂浸渍桶中浸渍，而于捞起后再以短波红外线照射法，使其浸渍的树脂凝固硬化，并填充在板片的纤维空隙中，而得一具防火及结构增强的木材结构。其主要缺陷在于该人造木材于制造过程中所加入的树脂，因具有粘稠特性，所以要令树脂完全填满于板片的纤维空隙中似乎是不可能，尤其是在未施以外力的自然浸渍方式下，更是困难，以致造成该木材的结构没有想像中的坚硬，强度亦不足够。
针对上述缺陷，本发明人本着孜孜不倦与精勤修习的求好精神，并藉由本身的专业知识及制造经验的相互辅佐，再经由多方巧思及试验下，针对习知人造木材的缺点加以修正、改良，以期能够提供一种更具实用、好用的人造木材。
本发明的主要目的在于提供一种强化定向粒片板的制造方法，其是将制造完成的定向粒片板以真空加压方式将美耐明树脂或石炭酸树脂注入其中，再以加热及加压方式使树脂硬化，由于定向粒片板的粒片木材间原本便无法完全密合，而留有许多空隙，因此，所灌注入的树脂将可填充于空隙中，并浸人及包覆粒片木材，使得整片的定向粒片板除了结构强度亦有明显的改善外，亦具有防火效果。
下面为使本发明的制造技术特征能够更为清楚明了，结合较佳实施例和附图进一步说明。
图1是本发明的制作流程图。
图2是本发明的制作实施示意图。
图3是本发明所使用的定向粒片板的剖面图。
图4是本发明的定向粒片板于经灌注树脂并予以固化后剖面图。
参阅图1所示，本发明是有关于一种强化定向粒片板的制造方法，是将制造完成的定向粒片板1，不论其工法、结构、形式，均以真空加压方式将美耐明树脂(M/F)或石炭酸树脂(P/F)注入定向粒片板1中，再加热及再加压使树脂硬化，由于定向粒片板1的粒片木材间的胶合无法完全密合，中间留有许多空隙，利用这些空隙，将树脂注入。这些用于灌注的树脂的含固量均在30％以上，而灌注量则在定向粒片板1重量的40％以上，因此所灌注入的树脂可填充于定向粒片板1的缝隙中，并浸入及包覆粒片木材，使得整片定向粒片板1除了对于其胶合强度能有明显的改善外，亦具有防火效果。
以下就实际的实施手段及制造程序作详细说明参阅图1及图2所示一、以美耐明树脂灌注入定向粒片板将2500g的37％低甲醇甲醛水溶液置于反应炉中，并以2N的NaOH水溶液调整pH至8-9之间，加入1890g的三聚氰胺，再将反应液加热至沸腾(80-95℃之间)，且维持沸腾约10分钟后，开始抽样并检验反应液的水合比(采用荷兰DSM法)，当水合比达到1-1.5之间，即将反应液冷却至室温，并用2N的NaOH调节pH至9.2-9.4之间，最后用水稀释至含固量40-55％的树脂成分，同时，树脂粘度控制在10～80cps之间，但应维持树脂液清澈透明，如此而形成美耐明树脂。
该美耐明树脂于合成时，其三聚氰胺与甲醛的摩尔比可由1∶1至1∶3之间；该美耐明树脂的合成并不限于使用三聚氰胺及甲醛，其亦可由三聚氰胺与尿素混合形成混合物后，再和甲醛共聚合，其中，该三聚氰胺与尿素的摩尔比为3∶1至1∶4之间，三聚氰胺与尿素形成的混合物和甲醛的摩尔比为1∶1至1∶3之间。
2、将程序1所制得的美耐明树脂2以真空高压注法，灌注入定向粒片板1中。首先将定向粒片板1置于灌注容器4中，并以真空机3将灌注容器4内部抽至小于一大气压(760mm-Hg)至3mm-Hg之间(最佳为50mm-Hg)的真空，再由注入口41注入树脂2，最后提高树脂2灌注压力至3Kg/cm2～40Kg/cm2(最佳为35Kg/cm2)，并维持在该压力下至少30分钟，接着放出灌注容器4中多馀的树脂2，再由真空机3抽真空至小于一大气压(760mm-Hg)-3mm-Hg之间(最佳为50mm-Hg)，最后将经过再抽真空步骤后的定向粒片板1取出，且取出的定向粒片板1的表面残留的树脂液不明显，即不垂流，并秤其重量。
下面表一所示，是定向粒片板1灌注美耐明树脂2前、后的重量变化。
其中试片的规格为22cm×22cm，数据为五片的平均值。
表一
定向粒片板1经灌注后，长宽变化极微，厚度则约增加12％；本发明的研究过程中对定向粒片板1的含水率、树脂2的粘度、树脂2液的合固量、灌注压力及灌注时间等研究结果证明各项变数对灌注后的定向粒片板1的含树脂2量均有影响。一般而言，含水率高低与灌注量成反比，相差不大，这可能是定向粒片板1本身在制造时有加入石腊以增加抗潮性的原因，因此树脂2进入粒片木材11中者较少，大部份是进入粒片木材11间的空隙12内；树脂2的粘度愈低，灌注量愈高，树脂2液的含固量愈高，灌注量愈多，但在40-50间为最大量，含固量超过55％，灌注量并未明显增加，这可能与含固量高则粘度增加有关；另外灌注压力愈大则灌注量愈多，但在超过30Kg/cm2后就不太明显；至于灌注时间亦是与灌注量成正比，灌注时间愈久，灌注量愈多，其中，该美耐明树脂2的灌注量为定向粒片板的重量的30％～120％之间。
3、将灌注后的定向粒片板1，经过室温乾燥3日后，以高周波加热至80℃以上(外部红外线测温)使树脂2固化，再于室温乾燥48小时后即呈一可防火、增加强度的定向粒片板。
表二为定向粒片板1灌注前与灌注乾燥后重量的比较。
表二 原来树脂约吸收量为定向粒片板1重量的95.2％，但经乾燥后重量仅增加30.4％，与理论值相差达13％，可能为定向粒片板1原有的含水量，经高周波加热后失去之故。
将经乾燥后的定向粒片板1称重后，置于水中24小时，取出，抹乾外表后称重量。见表三表三
二、以石炭酸树脂灌注入定向粒片板1、将1000g的苯酚在反应炉中加热至40～50℃之间，待其溶融后，徐徐加入167g的42％氢氧化钠溶液，反应约10分钟后加入1625g的37％甲醛水溶液，反应炉加热至90-95℃之间，约30分钟后冷却至室温，加水调节粘度至20～80cps备用(但不可使其固体含量低于30％)，即最多加水量不可多于反应液(固含量55％左右)的80％的重量。
2、将程序1所制得的石炭酸树脂5以真空高压灌注法灌注入定向粒片板1中。首先将定向粒片板1置于灌注容器4中，并以真空机3将灌注容器4内部抽至小于一大气压(760mm-Hg)-3mm-Hg之间(最佳为50mm-Hg)的真空，再由注入口41注入树脂5，最后提高树脂5灌注压力至3Kg/cm2～40Kg/cm2(最佳为35Kg/cm2)，并维持在该压力下至少30分钟，接着放出灌注容器4中多馀的树脂5，再由真空机3抽真空至小于一大气压(760mm-Hg)至3mm-Hg之间(最佳为50mm-Hg)，最后将经过再抽真空步骤后的定向粒片板1取出，且取出的定向粒片板1的表面残留的树脂液不明显(不垂流)。
3、将灌注后的定向粒片板1，经过室温乾燥3日后，以高周波加热至80℃以上(外部红外线测温)，使树脂5固化，再于室温乾燥48小时后即呈一可防火、增加强度的定向粒片板。
权利要求
1.一种强化定向粒片板的制造方法，其特征在于先将定向粒片板置入灌注容器中，并将灌注容器内部抽真空，再将美耐明树脂注入灌注容器中，并予以加压，且在此压力下维持30分钟，接著放出灌注容器中多馀的美耐明树脂，并再次对灌注容器抽真空，取出定向粒片板，再经室温乾燥3日后，以高周波加热至80℃以上，使美耐明树脂固化，最后再将其室温乾燥48小时，制成可防火、增加强度的定向粒片板。
2.如权利要求1所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于该美耐明树脂的制程为将2500g的37％低甲醇甲醛水溶液置于反应炉中，并以2N的NaOH水溶液调整pH至8-9之间，加入1890g的三聚氰胺，再将反应液加热至80-95℃之间，维持沸腾10分钟，抽样并检验反应液的水合比达到1-1.5之间，即将反应液冷却至室温，并用2N的NaOH调节pH至9.2-9.4之间，最后用水稀释至含固量40-55％的树脂成份，树脂粘度控制在10-80cps之间，但应维持树脂液清澈透明。
3.如权利要求1所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于该灌注容器内部抽真空后的真空度为小于760mm-Hg至3mm-Hg之间。
4.如权利要求1所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于由灌注容器的注入口所注入的美耐明树脂的灌注压力为3Kg/cm2-40Kg/cm2。
5.如权利要求1所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于经室温乾燥3日后的定向粒片板以高周波方式加热，或利用气乾、烘乾的方式使定向粒片板内的美耐明树脂固化。
6.如权利要求1所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于该美耐明树脂的灌注量是为定向粒片板重量的30％-120％之间。
7.如权利要求2所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于该美耐明树脂于合成时，其三聚氰胺与甲醛的摩尔比由1∶1至1∶3之间。
8.如权利要求2所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于该美耐明树脂由三聚氰胺与尿素混合后，再与甲醛共聚合，且三聚氰胺与尿素的摩尔比为3∶1至1∶4之间，而三聚氰胺与尿素所成的混合物和甲醛的摩尔比为1∶1至1∶3之间。
9.一种强化定向粒片板的制造方法，其是先将定向粒片板置入灌注容器中，并将灌注容器内部真空，再将石炭酸树脂注入灌注容器中，并予以加压，且在此压力下维持30分钟，接著放出灌注容器中多馀的石炭酸树脂，并再次对灌注容器抽真空继取出定向粒片板，再经室温乾燥3日后，以高周波加热至80℃，使石炭酸树脂固化，最后再将其室温乾燥48小时后，制成增加强度、可防火的定向粒片板。
10.如权利要求9所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于该石炭酸树脂的制程为将1000g的苯酚在反应炉中加热至40～50℃之间，待其溶融后，徐徐加入167g的42％氢氧化钠溶液，反应10分钟后加入1625g的37％甲醛水溶液，反应炉加热至90-95℃之间，30分钟后冷却至室温，加水调节粘度至20-80cps备用，但不可使其固体含量低于30％，即最多加水量不可多于反应液固含量55％的80％的重量。
11.如权利要求9所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于该灌注容器内部抽真空后的真空度为小于一个大气压至3mm-Hg之间。
12.如权利要求9所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于经室温乾燥3日后的定向粒片板除以高周波方式加热，或利用气乾、烘乾的方式，使定向粒片板内的石炭酸树脂固化。
13.如权利要求9所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于石炭酸树脂的灌注量为定向粒片板重量的30％-120％之间。
14.如权利要求9所述的强化定向粒片板的制造方法，其特征在于由灌注容器的注入口所注入的石炭酸树脂的灌注压力为3Kg/cm2-40Kg/cm2。
全文摘要
本发明是有关于一种强化定向粒片板的制造方法,其是将制造完成的定向粒片板以真空加压方式将美耐明树脂或石炭酸树脂注入其中,再以加热及加压方式使树脂硬化,由于定向粒片板的粒片木材间原本便无法完全密合,留有许多空隙,所灌注入的树脂将可填充于空隙中,并浸入及包覆粒片木材,使得整片的定向粒片板除了结构强度亦有明显的改善外,亦具有防火效果。
文档编号B32B21/02GK1340411SQ0012288
公开日2002年3月20日 申请日期2000年8月31日 优先权日2000年8月31日
发明者郑英明 申请人:郑英明