CN102514061A - 一种木质原料的预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种木质原料的预处理方法，属于木材加工技术领域。其具体处理工艺包括：将木质原料浸入浸泡液中，调节其pH，控制浸泡液温度，加入漆酶，酶作用一定时间后取出干燥。本发明的优点在于预处理后的木质原料性能发生改变：木质原料表面壳状覆盖层明显松散且部分被除去，形成孔洞结构；表面浸润性明显提高。在木材加工中，这些性能的改变可降低软化阶段的水耗及能耗，同时提高胶液在木质原料表面的铺展和渗透，增强胶液的凝聚粘结和渗透粘结性能从而提高木制品的内结合强度。

Description

一种木质原料的预处理方法

技术领域

本发明涉及一种木质原料的预处理方法，特别是一种工艺优化的添加漆酶预处理木质原料的方法，属于木材加工技术领域。

背景技术

近年来，受木材资源日益紧张的影响，我国林业工业的发展受到一定制约。发展木材高效综合利用，充分利用采伐剩余物、加工剩余物和低劣木材，是解决木质原料供需矛盾的有效措施。

木材主要由纤维素、半纤维素和木质素三种物质组成，三者约占木质原料总重的97％-99％，其中木质素约占木质原料总重的15％-35％。木质素是仅次于纤维素的储量最丰富的天然可再生资源，也是自然界唯一能提供可再生芳香基化合物的非石油资源。

漆酶是一种含四个铜离子的多酚氧化酶(polyphenoloxidase，EC1.10.3.2)，广泛存在于担子菌、半知菌和子囊菌中。研究发现在氧气存在的条件下漆酶能够催化酚羟基进行单电子氧化还原反应，产生酚氧自由基和水。目前漆酶主要应用在纸浆漂泊领域，然而在木材加工领域尚未利用漆酶的这些有益性能对木材进行预处理，以改善木材的加工性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种木质原料的预处理方法，从而提高木制品的内结合强度，降低木质原料加工中的水耗和能耗。

为解决上述技术问题，本发明技术方案为：将木质原料浸入水中，调节浸泡液pH，加入漆酶，控制浸泡液温度，处理一段时间后取出干燥。

具体步骤如下：

其特征在于木质原料与浸泡液的质量比1∶5-1∶40，调节pH至2-6，漆酶添加量10-60U/g木质原料，处理温度40-60℃，处理时间1-5h，滤除浸泡液后将处理后的木质原料于60-100℃条件下干燥得到漆酶处理后的木质原料。

本发明所用木质原料主要由纤维素、半纤维素、木质素三种物质组成，其中纤维素和半纤维素构成木质原料的基本骨架，而木质素则存在于纤维素、半纤维素之间和木质原料表面，以壳状形态出现并对纤维素和半纤维素形成包裹。

采用本发明提供的方法，能够催化木质原料中酚羟基进行单电子氧化还原反应，产生酚氧自由基和水，使木质原料表层壳状木质素覆盖层降解，有利于木质原料的软化，降低木质原料加工过程中软化阶段的水耗和能耗，此外木质原料表层壳状木质素覆盖层降解还有利于胶液的渗透，提高木质原料制品的内结合强度，本方法简单便捷，有迅速推广应用的潜力。

附图说明

图1不同方法处理后木质原料表面电镜扫描图

A空白    B水处理    C漆酶处理    D失活漆酶液处理

具体实施方式

实施例1

所用木质原料为刨花板生产用杨木刨花，称取10g杨木刨花置于500mL烧杯中，加入200g水形成刨花-水悬浮液。一边向该悬浮液中加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液一边搅拌，至pH为4。以20U/g木质原料的加酶量向上述悬浮液中加入漆酶，将上述悬浮液置于50℃水浴中保温2h，处理结束后滤除浸泡液，将木质原料于60℃条件下干燥3h。同时做空白、水处理、失活漆酶处理对照，将不同方式处理后的木质原料在电镜下观察表面结构，并制成刨花板，根据GB/T 17657-1999中所述方法测定其内结合强度，结果如下所示。结果表明漆酶处理能使刨花表面壳状覆盖层松散并出现孔洞结构(图1)，且漆酶处理后的刨花制成的刨花板内结合强度明显提高(表1)。

表1不同预处理方式对所制刨花板内结合强度的影响

实施例2

所用木质原料为生产胶合板所用的杨木单板(厚度1.5cm)，取杨木单板切成3cm×5cm长薄片，取3片(4.6g)置于250mL烧杯中加入100mL水，加入盐酸调节pH至5，以30U/g木质原料的加酶量向上述悬浮液中加入漆酶，45℃保温3h后取出，滤除浸泡液后将处理后的杨木单板于70℃烘箱中干燥3h。同时做空白、水处理、失活漆酶处理的对照，采用OCA40光学接触角测量仪对所制样品进行表面接触角测定，并制成胶合板，根据GB/T 17657-1999中所述方法测定其内结合强度，结果如下所示。

表2水在不同方法处理后的木质原料表面的浸润角及浸润功

表3不同预处理方式对所制胶合板胶合强度的影响

上述结果显示，水在漆酶处理后杨木单板表面的表面接触角明显降低，浸润功明显增大，说明经漆酶处理后的木质材料表面浸润性更好，且漆酶处理后的单板制成的胶合板胶合强度明显提高。

实施例3

所用木质原料为杨木实木(切割成长2.5cm宽2.5cm厚1cm的实木木块)，取该实木木块6块(约30g)，置于500mL烧杯中加入200mL水，加入稀硫酸调节pH至3.5，以20U/g木质原料的加酶量向上述浸泡液中加入漆酶，50℃保温2h后取出。滤除浸泡液后将处理后的杨木实木木块于80℃烘箱中干燥2.5h，同时做水处理、失活漆酶处理的对照。将所得的四组木块采用白乳胶进行胶粘后压紧静置12h，采用HG/T 2727-95测其粘合强度并取平均值，结果如下所示。

表4不同预处理方式对杨木实木木块胶合强度的影响

上述结果显示，漆酶处理后的杨木实木木块的胶合强度明显提高。

Claims (5)

1.一种木质原料的预处理方法，其特征在于采用漆酶浸泡处理；具体工艺包括以下步骤：将木质原料浸入水中，调节浸泡液pH，加入漆酶，控制浸泡液温度，处理一段时间后取出干燥。

2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于木质原料与浸泡液的质量比1∶5-1∶40，调节pH至2-6，漆酶添加量10-60U/g木质原料，处理温度40-60℃，处理时间1-5h，滤除浸泡液后将处理后的木质原料于60-100℃条件下干燥得到漆酶处理后的木质原料。

3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于优化后的预处理工艺为：木质原料与浸泡液的质量比1∶20，调节pH至4，漆酶添加量20U/g木质原料，处理温度50℃，处理时间2h，滤除浸泡液后将处理后的木质原料于60℃条件下干燥得到漆酶处理后的木质原料。

4.根据权利要求1-3任一所述的处理方法，其特征在于所述漆酶是漆酶或漆酶-介质体系。

5.根据权利要求1-3任一所述的处理方法，其特征所述木质原料为所有形态的木质原料。