CN102817286A

CN102817286A - 一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法

Info

Publication number: CN102817286A
Application number: CN2012101630150A
Authority: CN
Inventors: 王磊; 谢益民; 杜娜; 龙毅; 刘瑾; 杨海涛; 姚兰; 王鹏; 范建云
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2012-05-24
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2012-12-12

Abstract

本发明涉及一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法，包括以下步骤：向麦草化学机械浆中加入NaAc-HAc缓冲液将浆料稀释成质量浓度为3－10%的麦草纤维悬浮液，将麦草纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆质量的10－50%的工业木质素和1－10%的石蜡乳液，再加入10U/g－100U/g的漆酶启动反应，将处理完的麦草纤维经电动搅拌机打散，先在纤维板成型器中成型，再经预压除去多余的水分，然后热压成纤维板。本发明选用木质素代替传统的胶粘剂生产中密度纤维板和高密度纤维板，由于没有采用甲醛基胶粘剂，不会有甲醛散发。本发明的方法合理，操作简单，利用农作物麦草秸杆等废料，可以减少环境污染并提高产品的高附加值，制备高强度、无甲醛的环保型纤维板。

Description

一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法

技术领域

本发明涉及一种以秸秆为原料制成的无甲醛纤维板的制造方法。

背景技术

在纤维板的生产工艺中，现有干法纤维板生产过程中存在几个技术问题：产品中游离甲醛释放量过高，难以符舍环保要求；热压后板面有较厚的预固化层需要砂除，造成材料和动力的浪费，不利于中、薄型MDF的生产；产品普遍不具有阻燃性，添加的阻燃剂普遍有毒且不可降低，影响产品的性能。

美国专利公开的US 2006/0127659 A1《中密度纤维板的制备工艺》（MDF Press Technology）,中国专利公开的CN201998287U《高阻燃性竹材纤维板》，中国专利公开的CN102126241A《一种用于12mm以上高密度纤维板的热压工艺》，中国专利公开的CN102284988A《一种调湿纤维板的制备方法》，都是采用干法或半干法制造纤维板，只是制备工艺及条件不同。这些制备技术与工艺存在共同的不足之处就是没有对纤维进行处理，没有利用纤维自身可以形成的化学键结合来改善其纤维板的物理性能，只是简单地通过添加粘合剂来提高纤维板的性能，制备的纤维板物理强度、抗水性能和环保性能较差。

美国专利公开的US 2011/0009530 A1《无甲醛木质纤维板的制造》（Formaldehyde-free Binders for Producing Wood Products），美国专利公开的US 7722712 B2《基于木质纤维的无甲醛粘合剂的制备》（Formaldehyde-free Adhesives and Lignocellulosic Composites Made From the Adhesives），中国专利公开的CN101791817A《环保型低成本中高密度纤维板生产方法》，中国专利公开的CN201998256U《无醛家具用纤维板》，中国专利公开的CN102225571A《用蒸爆浆料干法生产无胶纤维板的方法》，中国专利公开的CN102172948A《表面浸润木质纤维板及其生产方法》，都是通过添加酚醛、脲醛和聚氨酯类的化学物质或木质素类的粘合剂来提高纤维板的物理性能，这些方法都只是简单的粘合，在热压的过程中没有涉及任何化学反应，难以兼顾纤维板物理强度与环保性能，应用的局限性很大。

酚醛树脂和脲醛树脂等均会在使用过程中放出游离甲醛，甲醛能与蛋白质中的氨基结合, 使蛋白质变性，扰乱细胞的代谢，对人体细胞具有极大的破坏作用，可使人致癌。

木质素起着抗水和热熔型胶粘剂的作用，适合代替胶粘剂生产纤维板。通过延长热压时间，还可改进板内部胶合强度和润胀性。因此，选用木质素代替传统的胶粘剂生产中密度纤维板（Medium Density Fiberboard, MDF）和高密度纤维板（High Density Fiberboard,HDF），由于没有采用甲醛基胶粘剂，不会有甲醛散发。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于秸杆的无甲醛纤维板生产方法。在漆酶体系下，加入工业木质素，使其形成自身的“天然胶粘剂”，实现酶催化聚合体系对以植物纤维为基体的可降解材料的增强。

本发明的技术方案包括以下步骤：将一定量的麦草化学机械浆（Chemical-mechanical pulp, CMP），加入NaAc-HAc缓冲液(pH值2.5－6.5) 将浆料稀释成质量浓度为3－10%的麦草纤维悬浮液，在20℃－60℃的恒温条件下，用电动搅拌机将麦草纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆质量的10－50%的工业木质素和1－10%的石蜡乳液，再加入漆酶(10U/g－100U/g)启动反应，反应时间1h－6h，此过程中不断搅拌和恒温处理。为确保有足够的氧气用于漆酶活化反应，恒温处理过程中用空气泵向纤维悬浮液中通入空气。

将处理完的麦草纤维经电动搅拌机打散，以湿法工艺压制纤维板。首先在纤维板成型器中成型，再经冷压机预压除去多余的水分，然后经热压机热压成纤维板(L＊W=500＊500mm)。平衡水分48h后，制备试样，测定纤维板的物理力学性能。纤维板设计厚度为3.0mm－8.0mm，密度为0.5－1.0g/cm³。

具体热压工艺参数为：热压温度120－200℃，高压挤水段压力为4－10MPa，时间为1－5min，保压1－5min，降压于1－5MPa，含水率为30－50%，干燥段压力1.5－6MPa，时间3－10min，含水率约为10－20%，塑化段压力1.5－6MPa，时间2－10min。

本发明较好的技术方案是：向麦草化学机械浆中加入NaAc-HAc缓冲液(pH值为3)将浆料稀释成质量浓度为3%的麦草纤维悬浮液，将麦草纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆质量的30%的工业木质素和1%的石蜡乳液，再加入40U/g的漆酶启动反应，将处理完的麦草纤维打散，以湿法工艺压制纤维板，先在纤维板成型器中成型，再经预压除去多余的水分，然后热压成纤维板。热压工艺参数为：热压温度190℃，高压挤水段压力为5MPa，时间为5min，保压6min，降压于3MPa，含水率为40%，干燥段压力5MPa，时间5min，含水率约为11%，塑化段压力4MPa，时间8min。

本发明提高了纤维板的物理力学性能和抗水性能，又不产生环境污染（游离甲醛污染），一方面利用纤维本身所含残余木质素的反应活性；另一方面，模拟植物细胞壁木质化过程，在漆酶体系作用下，通过添加工业木质素发生自由基聚合反应，在纤维表面生成牢固的化学键来进一步提高纤维板的物理强度和纤维板的抗水性能，制备高强度和环保型的纤维板，同时提高了农作物秸杆的附加值。

漆酶催化体系下，工业木质素与麦草纤维之间能发生的催化聚合交联反应，该反应可以应用于中密度纤维板的增强，处理后制备的麦草纤维板的吸水厚度膨胀率（Thickness Expansion Rate of WaterAbsorbing, TS）、静曲强度(Modulus of Rupture, MOR)、弹性模量(Modulus of Elasticity, MOE)和内结合强度(Internal Bond, IB)均达到国家标准中密度纤维板(MDF，GB/ T 11718–2009)的一级标准（吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量和内结合强度分别为≤20.0%、≥25.0MPa、≥2500MPa和≥0.60Mpa，密度为0.65-0.8g/cm³）。研究结果表明：在漆酶的催化作用下，工业木质素能够与麦草纤维上的木质素和碳水化合物重新发生聚合反应，从而提高了麦草纤维板的物理强度和抗水性能。

本发明的方法合理，操作简单，利用农作物麦草秸杆等废料，可以减少环境污染并提高产品的高附加值，制备高强度、无甲醛的环保型纤维板。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述：

实施例1：

（1）麦草CMP浆的处理：将1200g的麦草CMP绝干纤维，加入NaAc-HAc缓冲液(pH值为4.5) 将浆料稀释成质量浓度为4%的麦草纤维悬浮液，在50℃的恒温条件下，用电动搅拌机将纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆质量的20%的工业木质素和1%的石蜡乳液，再加入20U/g的漆酶启动反应，反应时间2h，此过程中不断搅拌和恒温处理。为确保有足够的氧气用于漆酶活化反应，恒温处理过程中用空气泵向纤维悬浮液中通入空气。

（2）纤维板成型工艺：将处理完的纸浆经电动搅拌机打散，以湿法工艺压制纤维板。首先在纤维板成型器中成型，再经冷压机预压除去多余的水分，然后经热压机热压成纤维板(L＊W=500＊500mm)。平衡水分48h后，制备试样，测定纤维板的物理力学性能。纤维板设计厚度为6.0mm，密度为0.8g/cm³。

（3）纤维板热压工艺：具体热压工艺参数为：热压温度180℃，高压挤水段压力为5MPa，时间为2min，保压4min，降压于2MPa，含水率40%，干燥段压力3.5MPa，时间6min，含水率10%，塑化段压力4.5MPa，时间7min。

（4）漆酶催化体系下，工业木质素与麦草纤维之间能发生的催化聚合交联反应，该反应可以应用于中密度纤维板的增强，处理后制备的麦草纤维板的吸水厚度膨胀率（Thickness Expansion Rate of Water Absorbing, TS）、静曲强度(Modulus of Rupture, MOR)、弹性模量(Modulus of Elasticity, MOE)和内结合强度(InternalBond, IB)分别为10.6%、27.5MPa、2750MPa和0.65Mpa，以上指标均达到国家标准中密度纤维板(MDF，GB/ T 11718–2009)的一级标准（吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量和内结合强度分别为≤20.0%、≥25.0MPa、≥2500MPa和≥0.60Mpa，密度为0.65-0.8g/cm³）。研究结果表明：在漆酶的催化作用下，工业木质素能够与麦草纤维上的木质素和碳水化合物重新发生聚合反应，从而提高了麦草纤维板的物理强度和抗水性能。

实施例2：

（1）麦草CMP浆的处理：将1200g的麦草CMP绝干纤维，加入NaAc-HAc缓冲液(pH值为3.5) 将浆料稀释成质量浓度为5%的麦草纤维悬浮液，在30℃的恒温条件下，用电动搅拌机将纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆质量的15%的工业木质素和2%的石蜡乳液，再加入漆酶25U/g启动反应，反应时间2h，此过程中不断搅拌和恒温处理。为确保有足够的氧气用于漆酶活化反应，恒温处理过程中用空气泵向纤维悬浮液中通入空气。

（3）纤维板热压工艺：具体热压工艺参数为：热压温度150℃，高压挤水段压力为4MPa，时间为3min，保压5min，降压于3MPa，含水率为35%，干燥段压力2.5MPa，时间6min，含水率为12%，塑化段压力3.5MPa，时间6min。

（4）漆酶催化体系下，工业木质素与麦草纤维之间能发生的催化聚合交联反应，该反应可以应用于中密度纤维板的增强，处理后制备的麦草纤维板的吸水厚度膨胀率（Thickness Expansion Rate of WaterAbsorbing, TS）、静曲强度(Modulus of Rupture, MOR)、弹性模量(Modulus of Elasticity, MOE)和内结合强度(Internal Bond, IB)分别为13.0%、26.2MPa、2650MPa和0.61Mpa，以上指标均达到国家标准中密度纤维板(MDF，GB/ T 11718–2009)的一级标准（吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量和内结合强度分别为≤20.0%、≥25.0MPa、≥2500MPa和≥0.60Mpa，密度为0.65-0.8g/cm³）。研究结果表明：在漆酶的催化作用下，工业木质素能够与麦草纤维上的木质素和碳水化合物重新发生聚合反应，从而提高了麦草纤维板的物理强度和抗水性能。

实施例3：

（1）麦草CMP浆的处理：将1200g的麦草CMP绝干纤维，加入NaAc-HAc缓冲液(pH值为4.0) 将浆料稀释成质量浓度为6%的麦草纤维悬浮液，在40℃的恒温条件下，用电动搅拌机将纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆质量的10%的工业木质素和3%的石蜡乳液，再加入漆酶30U/g启动反应，反应时间3h，此过程中不断搅拌和恒温处理。为确保有足够的氧气用于漆酶活化反应，恒温处理过程中用空气泵向纤维悬浮液中通入空气。

（3）纤维板热压工艺：具体热压工艺参数为：热压温度140℃，高压挤水段压力为6MPa，时间为4min，保压2min，降压于1MPa，含水率为45%，干燥段压力4MPa，时间7min，含水率约为13%，塑化段压力2.5MPa，时间5min。

（4）漆酶催化体系下，工业木质素与麦草纤维之间能发生的催化聚合交联反应，该反应可以应用于中密度纤维板的增强，处理后制备的麦草纤维板的吸水厚度膨胀率（Thickness Expansion Rate of Water Absorbing, TS）、静曲强度(Modulus of Rupture, MOR)、弹性模量(Modulus of Elasticity, MOE)和内结合强度(InternalBond, IB)分别为12.0%、25.0MPa、2550MPa和0.60Mpa，以上指标均达到国家标准中密度纤维板(MDF，GB/ T 11718–2009)的一级标准（吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量和内结合强度分别为≤20.0%、≥25.0MPa、≥2500MPa和≥0.60Mpa，密度为0.65-0.8g/cm³）。研究结果表明：在漆酶的催化作用下，工业木质素能够与麦草纤维上的木质素和碳水化合物重新发生聚合反应，从而提高了麦草纤维板的物理强度和抗水性能。

实施例4：

（1）麦草CMP浆的处理：将1200g的麦草CMP绝干纤维，加入NaAc-HAc缓冲液(pH值为3.0) 将浆料稀释成质量浓度为3%的麦草纤维悬浮液，在60℃的恒温条件下，用电动搅拌机将纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆的质量的30%的工业木质素和1%的石蜡乳液，再加入漆酶40U/g启动反应，反应时间3h，此过程中不断搅拌和恒温处理。为确保有足够的氧气用于漆酶活化反应，恒温处理过程中用空气泵向纤维悬浮液中通入空气。

（3）纤维板热压工艺：具体热压工艺参数为：热压温度190℃，高压挤水段压力为5MPa，时间为5min，保压6min，降压于3MPa，含水率约40%，干燥段压力5MPa，时间5min，含水率约为11%，塑化段压力4.0MPa，时间8min。

（4）漆酶催化体系下，工业木质素与麦草纤维之间能发生的催化聚合交联反应，该反应可以应用于中密度纤维板的增强，处理后制备的麦草纤维板的吸水厚度膨胀率（Thickness Expansion Rate of Water Absorbing, TS）、静曲强度(Modulus of Rupture, MOR)、弹性模量(Modulus of Elasticity, MOE)和内结合强度(InternalBond, IB)分别为11.0%、28.0MPa、2802MPa和0.75Mpa，以上指标均达到国家标准中密度纤维板(MDF，GB/ T 11718–2009)的一级标准（吸水厚度膨胀率、静曲强度、弹性模量和内结合强度分别为≤20.0%、≥25.0MPa、≥2500MPa和≥0.60Mpa，密度为0.65-0.8g/cm³）。研究结果表明：在漆酶的催化作用下，工业木质素能够与麦草纤维上的木质素和碳水化合物重新发生聚合反应，从而提高了麦草纤维板的物理强度和抗水性能。发明的目的是提供一种蒸汽爆破辅助烟梗提取物的制备方法，同时提供本方法制备的提取物在卷烟中的应用。本发明的制备方法得到的烟梗提取物能与卷烟很好地协调，能提高卷烟的吸味品质，是一种较好的烟用添加剂，能成功地应用于卷烟香精中。

Claims

1.一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法，包括如下步骤：向麦草化学机械浆中加入NaAc-HAc缓冲液将浆料稀释成质量浓度为3－10%的麦草纤维悬浮液，将麦草纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆质量的10－50%的工业木质素和1－10%的石蜡乳液，再加入10U/g－100U/g的漆酶启动反应，将处理完的麦草纤维打散，以湿法工艺压制纤维板，先在纤维板成型器中成型，再经预压除去多余的水分，然后热压成纤维板。

2.根据权利要求1所述的一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法，其特征在于，所述的NaAc-HAc缓冲液pH值为2.5－6.5。

3.根据权利要求1所述的一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法，其特征在于，所述热压工艺参数为：热压温度120－200℃，高压挤水段压力为4－10MPa，时间为1－5min，保压1－5min，降压于1－5MPa，含水率为30－50%，干燥段压力1.5－6MPa，时间3－10min，含水率约为10－20%，塑化段压力1.5－6MPa，时间2－10min。

4.根据权利要求1所述的一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法，其特征在于，向麦草化学机械浆中加入NaAc-HAc缓冲液将浆料稀释成质量浓度为3%的麦草纤维悬浮液，将麦草纤维悬浮液充分搅拌混匀后，分别加入绝干麦草浆质量的30%的工业木质素和1%的石蜡乳液，再加入40U/g的漆酶启动反应，将处理完的麦草纤维打散，以湿法工艺压制纤维板，先在纤维板成型器中成型，再经预压除去多余的水分，然后热压成纤维板。

5.根据权利要求4所述的一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法，其特征在于，所述热压工艺参数为：热压温度190℃，高压挤水段压力为5MPa，时间为5min，保压6min，降压于3MPa，含水率为40%，干燥段压力5MPa，时间5min，含水率约为11%，塑化段压力4MPa，时间8min。

6.根据权利要求4所述的一种无甲醛秸秆纤维板的制造方法，其特征在于，所述的NaAc-HAc缓冲液pH值为3。