專利名稱：酶活化纖維制造中密度纖維板方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酶活化纖維制造中密度纖維板方法，是利用酶活 化木質(zhì)纖維制造無膠中密度纖維板，屬于木材科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前木材工業(yè)中制備的MDF、刨花板等人造板制品中基本都使 用膠粘劑，膠粘劑主要由甲醛系合成樹脂組成，這類膠粘劑制備的木 質(zhì)復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、耐久性好的優(yōu)點。但是由于使用脲醛樹脂、 酚醛樹脂、三聚氰氨樹脂等甲醛系樹脂膠粘劑，特別是脲醛樹脂，其 膠合制備的人造板制品存在游離甲醛釋放，污染室內(nèi)環(huán)境。
在木材的天然生長過程中，酚氧化酶能催化木質(zhì)素前體小分子化 合物發(fā)生脫氫聚合反應(yīng)，并促使形成的聚合物與纖維素等多糖產(chǎn)生化 學(xué)鍵結(jié)合，最終形成堅硬的木材。有人提出采用酚氧化酶處理纖維生 產(chǎn)纖維板(參見US 5505772、朱家琪，2004，(4)《林業(yè)科學(xué)》)，其工 藝為在設(shè)定酶活性的酶液中加入底物濃度5%的木纖維，通入氧氣于 26。C處理2h，取出瀝干，組坯冷壓擠水后熱壓制備密度超過1.0g/cm3 的高密度纖維板，這種纖維板不使用膠粘劑，不存在游離甲醛釋放污 染，但活化效率低，為了達(dá)到預(yù)定的酶活化效果，纖維需要在酶溶液 中浸泡2小時或更長的處理時間，耗水量大。此外，上述工藝所制纖 維板均為高密度纖維板，若密度低于0.83g/cm3，內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度不足O.lMPa。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種酶活化纖維制 造中密度纖維板方法，其利用酚氧化酶——、漆酶活化纖維干法制造中 密度纖維板，纖維的活化處理和干燥同日寸進(jìn)《亍，提高了酶活化溫度， 有效地減少處理時間。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案
一種酶活化纖維制造中密度纖維板方法，其具體步驟如下
1、 酶液配制按0.5 100U/(g干纖維)的添加量將酚氧化酶加入
到pH為4.0 6.0的醋酸/醋酸鈉緩沖溶液中混合均勻配制成酶液，控 制緩沖液的使用量使酶液完全加入纖維后纖維的含水率為50~60%。 所述酚氧化酶是漆酶或過氧化物酶。
2、 纖維活化將木材經(jīng)削片、水洗、熱磨、纖維分離后得到木 質(zhì)纖維；將酶液全部噴灑于木質(zhì)纖維中，再將纖維轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備于 40 60。C活化處理，活化過程中通入空氣，至纖維含水率為10% 18 %時手工鋪裝。所述活化處理時間為15~120分鐘。
3、 熱壓將鋪裝好的纖維按纖維板密度為0.75 0.85g/cm3的標(biāo) 準(zhǔn)于溫度為170~210°C，熱壓壓力1.0 3.0MPa，熱壓時間為30 s/皿 100 s/mm的熱壓工藝迸行熱壓，然后在常溫下冷卻，裁邊砂光 獲得密度為0. 75 0.85g/cm3的中密度纖維板制品。
本發(fā)明工藝簡單，采用將酶液直接均勻噴灑于纖維表面的方式， 大大減少耗水量，纖維的活化處理和干燥同時進(jìn)行，提高了酶活化溫度，減少了處理時間，熱壓前纖維含水率低，可以不用冷壓擠水，能 夠制造中密度纖維板，便于工業(yè)化生產(chǎn)，由于不添加合成樹脂膠粘劑， 所得產(chǎn)品中沒有游離甲醛污染。


圖1為在漆酶活化纖維過程中采用電子自旋共振波譜儀檢測到 的自由基。
圖中a為纖維表面原有的酚氧自由基，b為酶處理后產(chǎn)生的活 性氧自由基(ROS)?；钚匝踝杂苫磻?yīng)性強(qiáng)，能活化纖維表面的木
質(zhì)素和纖維素，熱壓時纖維間通過自由基反應(yīng)，形成牢固的化學(xué)鍵。
具體實施方式
下面用非限定性實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
(1) 酶液調(diào)配漆酶(LaccaseEC 1.10.3.2)用量為30U/(g干纖維) 加入到pH為5.0的醋酸/醋酸鈉緩沖溶液混合均勻，控制緩沖液的質(zhì) 量使酶液全部加入后楊木纖維含水率為55%，纖維板目標(biāo)密度為 0.80g/cm3，板厚度為3mm。所用酶為漆酶Novo Nordisk A/S， Novozym 51003 (EC 1.10.3.2)，測定漆酶活性時使用的底物為丁香醛連氮 (syringaldazine)的乙醇溶液，試驗所用漆酶酶液的比活性為3 U/ml， 一個酶活單位(U)指一定反應(yīng)條件下每分鐘催化1 pmol 丁香醛連氮 轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需要的酶量；
(2) 酶活化纖維將楊木經(jīng)削片、水洗、熱磨、纖維分離后干 燥到含水率10%得到楊木纖維；將調(diào)配的酶液通過拌膠機(jī)噴灑在楊木纖維中，再將纖維轉(zhuǎn)入通風(fēng)干燥設(shè)備中在5(TC活化處理并干燥纖維 60分鐘，使纖維含水率為15 — 18%;
(3)熱壓手工鋪裝，采用溫度為19(TC，時間100s/mm，熱壓 壓力2.5MPa的熱壓工藝進(jìn)行熱壓，然后在常溫下冷卻，裁邊砂光獲 得制品中密度纖維板。
該纖維板內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度IB值為0.57MPa，靜曲強(qiáng)度為23MPa，吸 水厚度膨脹率37%，水作對照樣IB值小于O.l MPa，脲醛膠對照IB 值為0.70MPa。 實施例二
(O酶液調(diào)配漆酶(Novozym 51003)用量為30U/(g干纖維)力口 入到pH為4.5的醋酸/醋酸鈉緩沖溶液混合均勻，控制緩沖液的質(zhì)量 使酶液全部加入后楊木纖維含水率為50%，纖維板目標(biāo)密度為 0.85g/cm3，板厚度為3mm，試驗所用漆酶酶液的比活性為3 U/ml;
(2) 酶活化纖維將楊木經(jīng)削片、水洗、熱磨、纖維分離后干 燥到含水率10%得到楊木纖維；將調(diào)配的酶液通過拌膠機(jī)噴灑在楊木 纖維中，再將纖維轉(zhuǎn)入通風(fēng)干燥設(shè)備中在55。C活化處理并干燥纖維 60分鐘，使纖維含水率為13_160%;
(3) 熱壓手工鋪裝，采用溫度為200。C，時間90s/mm，熱壓 壓力2.5MPa的熱壓工藝進(jìn)行熱壓，然后在常溫下冷卻，裁邊砂光獲 得制品中密度纖維板。
該纖維板內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度IB值為0.63MPa，靜曲強(qiáng)度為25MPa，吸 水厚度膨脹率為30%。
權(quán)利要求
1、一種酶活化纖維制造中密度纖維板方法，其特征在于其具體步驟如下1)、酶液配制按0.5～100U/(g干纖維)的添加量將酚氧化酶加入到pH為4.0～6.0的醋酸/醋酸鈉緩沖溶液中混合均勻配制成酶液，控制緩沖液的使用量使酶液完全加入纖維后纖維的含水率為50～60％；2)、纖維活化將木料經(jīng)削片、水洗、熱磨、纖維分離后得到木質(zhì)纖維；將酶液全部噴灑于木質(zhì)纖維中，再將纖維轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備于40～60℃活化處理，活化過程中通入空氣，至纖維含水率為10％～18％時手工鋪裝；3)、熱壓將鋪裝好的纖維按纖維板密度為0.75～0.85g/cm3的標(biāo)準(zhǔn)于溫度為170～210℃，熱壓壓力1.0～3.0MPa，熱壓時間為30～100s/mm的熱壓工藝進(jìn)行熱壓，然后在常溫下冷卻，裁邊砂光獲得纖維板密度為0.75～0.85g/cm3的中密度纖維板制品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶活化纖維制造中密度纖維板方法， 其特征在于所述酚氧化酶是漆酶或過氧化物酶。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的酶活化纖維制造中密度纖維板方法， 其特征在于所述活化處理時間為15 120分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種酶活化纖維制造中密度纖維板方法，其特征是將酚氧化酶加入到醋酸/醋酸鈉緩沖溶液中混合均勻配制成酶液，控制緩沖液的使用量使酶液完全加入纖維后纖維的含水率為50～60％；將酶液全部噴灑于纖維中，再將纖維轉(zhuǎn)入干燥設(shè)備進(jìn)行活化處理，活化過程中通入空氣，至纖維含水率為10～18％時手工鋪裝后進(jìn)行熱壓得到密度為0.75～0.85g/cm³的中密度纖維板。本發(fā)明工藝簡單，采用將酶液直接均勻噴灑于纖維表面的方式，大大減少耗水量，將纖維的活化處理和干燥同時進(jìn)行，提高了酶活化溫度，減少了處理時間，無冷壓擠水步驟，便于工業(yè)化生產(chǎn)，由于不添加合成樹脂膠粘劑，所得產(chǎn)品中沒有游離甲醛污染。
文檔編號B27N3/04GK101544012SQ20091013903
公開日2009年9月30日 申請日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者周冠武, 曹遠(yuǎn)林, 李家寧, 段新芳, 郭康權(quán) 申請人:中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所