CN101544012B - 酶活化纤维制造中密度纤维板方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种酶活化纤维制造中密度纤维板方法，其特征是将酚氧化酶加入到醋酸/醋酸钠缓冲溶液中混合均匀配制成酶液，控制缓冲液的使用量使酶液完全加入纤维后纤维的含水率为50～60％；将酶液全部喷洒于纤维中，再将纤维转入干燥设备进行活化处理，活化过程中通入空气，至纤维含水率为10～18％时手工铺装后进行热压得到密度为0.75～0.85g/cm3的中密度纤维板。本发明工艺简单，采用将酶液直接均匀喷洒于纤维表面的方式，大大减少耗水量，将纤维的活化处理和干燥同时进行，提高了酶活化温度，减少了处理时间，无冷压挤水步骤，便于工业化生产，由于不添加合成树脂胶粘剂，所得产品中没有游离甲醛污染。

Description

酶活化纤维制造中密度纤维板方法
技术领域
本发明涉及一种酶活化纤维制造中密度纤维板方法，是利用酶活化木质纤维制造无胶中密度纤维板，属于木材科学与技术领域。
背景技术
目前木材工业中制备的MDF、刨花板等人造板制品中基本都使用胶粘剂，胶粘剂主要由甲醛系合成树脂组成，这类胶粘剂制备的木质复合材料具有强度高、耐久性好的优点。但是由于使用脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰氨树脂等甲醛系树脂胶粘剂，特别是脲醛树脂，其胶合制备的人造板制品存在游离甲醛释放，污染室内环境。
在木材的天然生长过程中，酚氧化酶能催化木质素前体小分子化合物发生脱氢聚合反应，并促使形成的聚合物与纤维素等多糖产生化学键结合，最终形成坚硬的木材。有人提出采用酚氧化酶处理纤维生产纤维板(参见US 5505772、朱家琪，2004，(4)《林业科学》)，其工艺为在设定酶活性的酶液中加入底物浓度5％的木纤维，通入氧气于26℃处理2h，取出沥干，组坯冷压挤水后热压制备密度超过1.0g/cm3的高密度纤维板，这种纤维板不使用胶粘剂，不存在游离甲醛释放污染，但活化效率低，为了达到预定的酶活化效果，纤维需要在酶溶液中浸泡2小时或更长的处理时间，耗水量大。此外，上述工艺所制纤维板均为高密度纤维板，若密度低于0.83g/cm3，内结合强度不足0.1MPa。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种酶活化纤维制造中密度纤维板方法，其利用酚氧化酶——漆酶活化纤维干法制造中密度纤维板，纤维的活化处理和干燥同时进行，提高了酶活化温度，有效地减少处理时间。
本发明所采用的技术方案：
一种酶活化纤维制造中密度纤维板方法，其具体步骤如下：
1、酶液配制：按0.5～100U/(g干纤维)的添加量将酚氧化酶加入到pH为4.0～6.0的醋酸/醋酸钠缓冲溶液中混合均匀配制成酶液，控制缓冲液的使用量使酶液完全加入纤维后纤维的含水率为50～60％。所述酚氧化酶是漆酶或过氧化物酶。
2、纤维活化：将木材经削片、水洗、热磨、纤维分离后得到木质纤维；将酶液全部喷洒于木质纤维中，再将纤维转入干燥设备于40～60℃活化处理，活化过程中通入空气，至纤维含水率为10％～18％时手工铺装。所述活化处理时间为15～120分钟。
3、热压：将铺装好的纤维按纤维板密度为0.75～0.85g/cm3的标准于温度为170～210℃，热压压力1.0～3.0MPa，热压时间为30s/mm～100s/mm的热压工艺进行热压，然后在常温下冷却，裁边砂光获得密度为0.75～0.85g/cm3的中密度纤维板制品。
本发明工艺简单，采用将酶液直接均匀喷洒于纤维表面的方式，大大减少耗水量，纤维的活化处理和干燥同时进行，提高了酶活化温度，减少了处理时间，热压前纤维含水率低，可以不用冷压挤水，能够制造中密度纤维板，便于工业化生产，由于不添加合成树脂胶粘剂，所得产品中没有游离甲醛污染。
附图说明
图1为在漆酶活化纤维过程中采用电子自旋共振波谱仪检测到的自由基。
图中：a为纤维表面原有的酚氧自由基，b为酶处理后产生的活性氧自由基(ROS)。活性氧自由基反应性强，能活化纤维表面的木质素和纤维素，热压时纤维间通过自由基反应，形成牢固的化学键。
具体实施方式
下面用非限定性实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
(1)酶液调配：漆酶(Laccase EC 1.10.3.2)用量为30U/(g干纤维)加入到pH为5.0的醋酸/醋酸钠缓冲溶液混合均匀，控制缓冲液的质量使酶液全部加入后杨木纤维含水率为55％，纤维板目标密度为0.80g/cm3，板厚度为3mm。所用酶为漆酶Novo Nordisk A/S，Novozym51003(EC 1.10.3.2)，测定漆酶活性时使用的底物为丁香醛连氮(syringaldazine)的乙醇溶液，试验所用漆酶酶液的比活性为3U/ml，一个酶活单位(U)指一定反应条件下每分钟催化1μmol丁香醛连氮转化为产物所需要的酶量；
(2)酶活化纤维：将杨木经削片、水洗、热磨、纤维分离后干燥到含水率10％得到杨木纤维；将调配的酶液通过拌胶机喷洒在杨木纤维中，再将纤维转入通风干燥设备中在50℃活化处理并干燥纤维60分钟，使纤维含水率为15-18％；
(3)热压：手工铺装，采用温度为190℃，时间100s/mm，热压压力2.5MPa的热压工艺进行热压，然后在常温下冷却，裁边砂光获得制品中密度纤维板。
该纤维板内结合强度IB值为0.57MPa，静曲强度为23MPa，吸水厚度膨胀率37％，水作对照样IB值小于0.1MPa，脲醛胶对照IB值为0.70MPa。
实施例二
(1)酶液调配：漆酶(Novozym 51003)用量为30U/(g干纤维)加入到pH为4.5的醋酸/醋酸钠缓冲溶液混合均匀，控制缓冲液的质量使酶液全部加入后杨木纤维含水率为50％，纤维板目标密度为0.85g/cm3，板厚度为3mm，试验所用漆酶酶液的比活性为3U/ml；
(2)酶活化纤维：将杨木经削片、水洗、热磨、纤维分离后干燥到含水率10％得到杨木纤维；将调配的酶液通过拌胶机喷洒在杨木纤维中，再将纤维转入通风干燥设备中在55℃活化处理并干燥纤维60分钟，使纤维含水率为13-16％；
(3)热压：手工铺装，采用温度为200℃，时间90s/mm，热压压力2.5MPa的热压工艺进行热压，然后在常温下冷却，裁边砂光获得制品中密度纤维板。
该纤维板内结合强度IB值为0.63MPa，静曲强度为25MPa，吸水厚度膨胀率为30％。

Claims (3)

1.一种酶活化纤维制造中密度纤维板方法，其特征在于：其具体步骤如下：
1)、酶液配制：按0.5～100U/(g干纤维)的添加量将酚氧化酶加入到pH为4.0～6.0的醋酸/醋酸钠缓冲溶液中混合均匀配制成酶液，控制缓冲液的使用量使酶液完全加入纤维后纤维的含水率为50～60％；
2)、纤维活化：将木料经削片、水洗、热磨、纤维分离后得到木质纤维；将酶液全部喷洒于木质纤维中，再将纤维转入干燥设备于40～60℃活化处理，活化过程中通入空气，至纤维含水率为10％～18％时手工铺装；
3)、热压：将铺装好的纤维按纤维板密度为0.75～0.85g/cm3的标准于温度为170～210℃，热压压力1.0～3.0MPa，热压时间为30～100s/mm的热压工艺进行热压，然后在常温下冷却，裁边砂光获得纤维板密度为0.75～0.85g/cm3的中密度纤维板制品。
2.根据权利要求1所述的酶活化纤维制造中密度纤维板方法，其特征在于：所述酚氧化酶是漆酶或过氧化物酶。
3.根据权利要求1所述的酶活化纤维制造中密度纤维板方法，其特征在于：所述活化处理时间为15～120分钟。
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