CN104029269A - 山核桃外果皮改性用于制造竹刨花板的方法 - Google Patents

Abstract

一种山核桃外果皮改性用于制造竹刨花板的方法，包括如下步骤：将山核桃外果皮进行干燥、粉碎、筛选、改性处理后，添加到竹刨花中混合均匀，按常规竹刨花板制造工艺制造成一种环保型竹刨花板。本发明利用山核桃外果皮中含有的大量木质素经漆酶改性处理，以此替代胶粘剂，在热压过程中，改性的山核桃外果皮能够与竹刨花发生一系列的化学作用，从而产生胶粘物质，用以制造环保型竹刨花板。本发明的有益效果是，添加改性后山核桃外果皮可以完全或部分代替施加胶黏剂，成本低廉，工艺简单，板材性能优异，无游离甲醛释放，产品环保，能耗低，具有产业化生产前景。

Description

山核桃外果皮改性用于制造竹刨花板的方法

技术领域

本发明涉及一种人造板生产方法，具体是对山核桃外果皮进行改性作为胶粘剂，用于制造竹刨花板的方法。

背景技术

我国是山核桃原产国之一，山核桃全国面积约8.67万公顷，常规年产量3万吨，年产值超过12亿元，已成为产区农民主要的经济收入来源。山核桃采下山是带外果皮的,在制作加工过程中，首先要将山核桃去掉外果皮，然后再加工带有外壳的山核桃，俗称“干子”。山核桃外果皮与山核桃干子的质量比为5∶1左右，因此在加工山核桃处就会产生出比干子多4-5倍的山核桃外果皮。多年来，这么丰富的山核桃外果皮资源没能得到很好地利用，被随意倾倒河边路旁，弃置山林之中或者就地焚烧，生态环境恶化，严重地制约了山区林业的进一步发展及山核桃资源的有效利用。

近年，山核桃外果皮利用已有人在研究和试验将其提取色素、核桃酮、球松素、β- 谷甾醇等有效成分或用作杀菌剂、肥料、活性炭，如CN101391767 的“一种利用废弃山核桃外果皮制备活性炭的方法”、CN 101601465的“一种核桃外果皮色素的提取方法”、CN 101099495的“山核桃外果皮杀菌剂及其生产方法”、CN 102161835的“一种利用废弃的山核桃外果皮制备色素的方法”、CN 102219664的“一种从山核桃外果皮中提取核桃酮及制备核桃酮标准品的方法”、CN 101475459的“一种从山核桃外果皮中提取球松素及β- 谷甾醇的方法”、CN 102503610的“一种山核桃外果皮肥料化处理方法”等。但目前将山核桃外果皮改性处理作为粘结剂从而用作竹刨花板制造的研究尚未见到文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种山核桃外果皮改性用于制造竹刨花板的方法。

解决上述技术问题采用如下的技术方案：

本山核桃外果皮改性用于制造竹刨花板的方法包括如下步骤：

（1）、山核桃外果皮的前处理：将山核桃外果皮晒干或烘干至含水率3%以下，粉碎，筛选取粒径小于40目的山核桃外果皮粉料；

（2）、用下列原料及含量进行改性液的配制：向诺维信投资有限公司购得NS51003漆酶，其活性900u/ml，含量为50 ml -150ml，再购得柠檬酸10-15g，磷酸氢二钠25-30g，硫酸铜5g-10g，滑石粉1.0g-5.0g，加水定容到1L拌匀，采用柠檬酸和磷酸氢二钠作缓冲液体，调节pH值为3-5即成；

（3）、山核桃外果皮粉料的改性：采用边喷边滚动法按山核桃外果皮绝干质量的50%-150%施加改性液，使山核桃外果皮与改性液混合均匀，充分接触，并将其置于40℃-60℃的恒温房内处理0.5-3小时后取出；

（4）、竹刨花的准备：收集竹材加工企业产生的常规竹刨花，筛选其中厚度≤0.3mm、长度≤10mm、筛分值≤4目的竹刨花待用，干燥至含水率3%-5% ；

（5）、添加改性后的山核桃外果皮粉料：将步骤（3）所得的改性山核桃外果皮粉料按竹刨花绝干质量的10%-40%加入到步骤（4）所得竹刨花中，混合拌匀得混合料；

（6）、添加防水剂及助剂：在混合料中按竹刨花绝干质量的0.5%-1.0%加入有机硅乳液或石蜡乳液作为防水剂，按需加入吸附剂、净化剂、芳香剂等助剂或其它胶黏剂；

（7）、制板及后续处理：将步骤（6）所得混合原料，进行铺装、预压、热压成板，预压压力1.0-1.5MPa，热压温度170-210℃，热压压力2-5MPa，预压时间20 s/mm，热压时间60-120s/mm；板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装即成。

本发明的有益效果是采用本山核桃外果皮改性用于制造竹刨花板的方法生产竹刨花板，可以完全或部分代替常规的施加胶黏剂，工艺简单，成本低廉，产品性能优异，无游离甲醛释放，能耗低，具备产业化推广条件。

利用了山核桃外果皮废弃物和竹材加工剩余物，变两废为宝，既解决生态环境污染问题，又提高资源综合利用率。用本竹刨花板作装饰材料，则室内污染小。利用山核桃外果皮等废弃物作原料，能提高林农创收率，促进山核桃产业发展。竹刨花板制造中少用或不用胶粘剂，不但降低成本，还降低了竹碎料表面胶黏剂覆盖率，使功能型刨花板的功能体现更充分，从而提高产品档次，促进竹材加工行业的发展。

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述：本发明的原理一方面是山核桃外果皮中木质素含量高达55%，大大高于木材、竹材、板栗果蓬、油茶果蓬；另一方面，漆酶活化处理木质素又能产生大量活性氧自由基，木质素含量越高，产生的活性氧自由基越多，则木质素表面产生活性官能团也多，利于在热压过程中竹碎料单元实现相互粘合成板。为使得效果最佳，用弱酸与弱酸盐配制适宜的pH值缓冲溶液、配制合适浓度溶液的铜离子，能与酶活性部位有效结合，滑石粉能有效分散反应体系，在适宜的反应温度和时间下，酶促反应能产生最大量的活性氧自由基。申请人基于上述考虑，提出利用漆酶改性处理山核桃外果皮的方法，并将改性山核桃外果皮代替传统胶黏剂添加到竹刨花中制造竹刨花板。

现将配制改性液的原料及其含量按九项实施例列于表1（以1L改性液配制为例）：

表1 改性液配制

表1中NS51003漆酶由诺维信(中国)投资有限公司生产，柠檬酸、磷酸氢二钠、硫酸铜、滑石粉和水作为原料。各原料的含量为：漆酶50 ml -150ml，柠檬酸10-15g，磷酸氢二钠25-30g，硫酸铜5g-10g，滑石粉1.0g-5.0g，生产用的原料采用工业纯，水采用自来水，pH值为3-5。

其中改性液的配制以NS51003漆酶100ml、柠檬酸15g、磷酸氢二钠25g、硫酸铜7.5g、滑石粉3g加水定溶成1L溶液，为最佳方案。

上述改性液配制中的硫酸铜，也可以是氯化铜，也可是硝酸铜；缓冲溶液采用磷酸氢二钠-柠檬酸体系，也可以是柠檬酸–柠檬酸钠缓冲液、乙酸–乙酸钠缓冲液、苯二甲酸氢盐标准缓冲溶液、邻苯二甲酸氢钾-盐酸缓冲溶液中的任一种。

现将改性液处理条件（包括改性液添加量、处理温度、处理时间）按九项实施例列于表2：

表2 改性处理条件

其中改性液添加量按山核桃外果皮绝干质量的100%添加、处理温度为50℃、处理时间为1.5h，改性效果最好，处理过程产生活性氧类自由基量最大，改性后的山核桃外果皮表面酚羟基、羰基以及酮基等含量较处理前大大提高。

改性处理后的山核桃外果皮根据竹刨花板绝干重量的10%-40%量添加，混合均匀，按竹刨花绝干质量的0.5%-1.0%加入有机硅乳液或石蜡乳液作为防水剂，还可按需加入吸附剂、净化剂、芳香剂等助剂，另外按胶合强度的进一步要求还可加入其它胶黏剂，分别使板材具有吸附污染物、净化空气、释放香味或提高胶合强度性能；将混合原料进行铺装、预压、热压成板，预压压力1.0-1.5MPa，热压温度170-210℃，热压压力2-5MPa，预压时间20 s/mm，热压时间60-120s/mm；板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装等工序获得成品。

实施例1：

（1）山核桃外果皮的前处理：收集山核桃外果皮，干燥至含水率3%以下，粉碎，筛选粒径小于40目的粉料；

（2）改性液的配制：按表1中实施例1的原料和含量混合成改性液；或按各原料所示含量同倍增加或减少的量作含量，如按千倍增为升（L）或公斤（kg）的量为含量配制成改性液；

（3）山核桃外果皮粉料的改性：按表2中实施例1的工艺因子和参数对步骤（1）制得的山核桃外果皮粉料进行改性处理，用山核桃外果皮粉料绝干重50%的重量的改性液，采用边滚动管喷洒的方式，将粉料喷匀改性液后，置于40℃恒温室内处理0.5h后取出；

（4）竹刨花的准备：将收集到的竹细碎料加工成厚度≤0.3mm，长度≤10mm，筛分值≤4目，含水率为3-5% 的竹刨花；

（5）竹刨花与改性后的山核桃外果皮粉料的混合：按竹刨花绝干质量10%的量添加改性后的山核桃外果皮粉料至竹刨花中，拌匀配成混合料；

（6）添加防水剂及助剂：在混合料中添加竹刨花绝干质量1.0%的质量的防水剂，还可按需加入的助剂如吸附剂、净化剂、芳香剂等，另外还可按需加些其它胶黏剂；

（7）制板及后处理：将添加有防水剂及助剂的混合料，进行常规的铺装、预压和热压，预压压力1.0MPa，时间20 s/mm，热压压力5MPa，温度200℃，热压时间90s/mm，冷却后裁边、砂光、质检、包装即成。

实施例2：

步骤与方法和实施例1相同，只是在下列步骤的添加量等参数上略有变化：步骤（2）中各原料及其含量按表1中实施例2的原料和含量混合成改性液；步骤（3）中处理温度为50℃，处理时间为1.5h；步骤（5）中按竹刨花绝干质量的25%的质量加入改性后的山核桃外果皮粉料；步骤（6）中按竹刨花绝干质量的0.8%添加防水剂及助剂。

实施例3：

步骤与方法和实施例1相同，略有变化的是：步骤（2）中各原料及其含量按表1中实施例3的原料和含量混合成改性液；步骤（3）中处理温度为60℃，处理时间为3h；步骤（5）中按竹刨花绝干质量的30%的质量加入改性后的山核桃外果皮粉料；步骤（6）中按竹刨花绝干质量的0.8%添加防水剂及助剂。

其余实施例4-9，均各自按表1中对应实施例4-9所示的原料及含量混合成改性液并按表2中对应实施例4-9所示的改性处理条件进行改性处理。

九项实施例中，以实施例6优选。

现以实施例6的方法制得的本竹刨花板为例，经检测：密度为0.92g/cm ³ 、厚度为12mm、内结合强度为0.76MPa、静曲强度为19.5MPa、2h吸水厚度膨胀率为5.2%。

需要说明的是步骤（7）制板中的预压和热压均有压力、温度、时间的参数区间值，因为属于常规技术，不再按下限值、中间值和上限值一一展开的方式给出实施例。按九项实施例制成的本刨花板经检测，相关指标均符合GB/T 4897.3-2003的要求。

为降低生产成本，配制改性液的各种原料、步骤（6）中的防水剂和助剂均采用工业级原料。

Claims (1)

1. 一种山核桃外果皮改性用于制造竹刨花板的方法，其特征在于步骤如下：

（1）、山核桃外果皮的前处理：将山核桃外果皮晒干或烘干至含水率3%以下，粉碎，筛选取粒径小于40目的山核桃外果皮粉料；

（2）、用下列原料及含量进行改性液的配制：向诺维信投资有限公司购得NS51003漆酶，其活性900u/ml，含量为50 ml -150ml，再购得柠檬酸10-15g，磷酸氢二钠25-30g，硫酸铜5g-10g，滑石粉1.0g-5.0g，加水定容到1L拌匀，采用柠檬酸和磷酸氢二钠作缓冲液体，调节pH值为3-5即成；

（3）、山核桃外果皮粉料的改性：采用边喷边滚动法按山核桃外果皮绝干质量的50%-150%施加改性液，使山核桃外果皮与改性液混合均匀，充分接触，并将其置于40℃-60℃的恒温房内处理0.5-3小时后取出；

（4）、竹刨花的准备：收集竹材加工企业产生的常规竹刨花，筛选其中厚度≤0.3mm、长度≤10mm、筛分值≤4目的竹刨花待用，干燥至含水率3%-5% ；

（5）、添加改性后的山核桃外果皮粉料：将步骤（3）所得的改性山核桃外果皮粉料按竹刨花绝干质量的10%-40%加入到步骤（4）所得竹刨花中，混合拌匀得混合料；

（6）、添加防水剂及助剂：在混合料中按竹刨花绝干质量的0.5%-1.0%加入有机硅乳液或石蜡乳液作为防水剂，按需加入吸附剂、净化剂、芳香剂等助剂或其它胶黏剂；

（7）、制板及后续处理：将步骤（6）所得混合原料，进行铺装、预压、热压成板，预压压力1.0-1.5MPa，热压温度170-210℃，热压压力2-5MPa，预压时间20 s/mm，热压时间60-120s/mm；板材经冷却、裁边、砂光、质检、包装即成。