專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于生物酶協(xié)同預(yù)處理技術(shù)的自生膠合刨花板制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及刨花板制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物酶處理替代施加膠黏劑的膠
合方法。
背景技術(shù)：
:早在20世紀(jì)30年代就有使用化學(xué)方法處理木材表面制備無(wú)膠膠合板的研究。根據(jù)作用于木材表面處理的化學(xué)藥劑對(duì)表面的活化作用不同，無(wú)膠膠合可分為氧化結(jié)合法、自由基引發(fā)法、酸催化縮聚法、堿溶液活化法和天然物質(zhì)轉(zhuǎn)化法，其中，天然物質(zhì)轉(zhuǎn)化法又稱(chēng)為自生膠合，是材料自身成分在一定工藝條件下，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，形成類(lèi)似膠粘劑或交聯(lián)劑類(lèi)物質(zhì)，從而膠合成型的技術(shù)手段。木質(zhì)材料具有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大組分，生物酶通過(guò)作用于這三種物質(zhì)，達(dá)到改性或活化組分作用。纖維素酶是一種短鈦化合物，具有對(duì)纖維表面吸附和氧化特性，作用于纖維素分子間的氫鍵時(shí)，破壞纖維素的高度結(jié)晶性，作用于糖苷鍵時(shí)，可形成可溶性糖類(lèi)。半纖維素成分復(fù)雜，木聚糖、甘露聚糖、阿拉伯聚糖等都屬于半纖維素范疇，半纖維素酶也相應(yīng)包括木聚糖酶、甘露糖酶等。半纖維素酶可將木質(zhì)材料中半纖維素成分分解為低分子蛋白類(lèi)、醇類(lèi)和糖醛類(lèi)物質(zhì)。常用來(lái)處理木質(zhì)素的生物酶包括過(guò)氧化物酶、錳過(guò)氧化物酶及漆酶，一般對(duì)底物性能要求不高，作用位點(diǎn)在苯環(huán)上的C = C鏈接處，不僅能降解木質(zhì)素，還能作用于多環(huán)芳烴等有機(jī)化合物。一般自生膠合均采用單一生物酶，處理木質(zhì)素或半纖維素中的一種組分，以便于控制反應(yīng)條件，避免不同生物酶的干擾作用。同時(shí)加入介體，保護(hù)生物酶活性不受氧化還原反應(yīng)影響而減弱或消失，提供生物酶相對(duì)穩(wěn)定的作用環(huán)境。漆酶(LaCCaSe，ECl.10.3.2)是目前木質(zhì)材料自生膠合技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的生物酶，分布于高等植物，昆蟲(chóng)及微生物中，最常用的有漆樹(shù)漆酶、真菌漆酶和細(xì)菌漆酶。來(lái)源不同，漆酶結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有一定差異，但其本質(zhì)都是含銅的多酚氧化酶，一般以蛋白單體形式存在，含有4個(gè)還原性銅離子，真菌漆酶能在細(xì)胞間催化酚類(lèi)化合物聚合粘結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)菌絲固定。在自生膠合反應(yīng)中，4個(gè)銅離子協(xié)同作用于木質(zhì)素結(jié)構(gòu)中的酚類(lèi)自由基，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素活化。漆酶已被引入到人造板制備中，研究人員利用漆酶處理?xiàng)飨恪⑺济┧?、楊木、竹材、木質(zhì)磺酸素等材料實(shí)現(xiàn)無(wú)膠膠合，研究表明，適宜條件下，人造板的力學(xué)性能能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但由于漆酶主要作用于木質(zhì)素，而且多數(shù)防水劑不利于漆酶活化反應(yīng)，板材穩(wěn)定性較差，影響板材使用壽命和使用范圍，采用高溫高壓方式，板材密度較大，含水率較低，外觀受高溫影響，易發(fā)生嚴(yán)重變色
發(fā)明內(nèi)容
:本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足以降低成本，吸水穩(wěn)定性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求而提供的生物酶聯(lián)合處理方法，還提供相應(yīng)的自生膠合刨花板制備方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，見(jiàn)

圖1兩種不同生物酶預(yù)處理竹刨花自生膠合刨花板工藝所述的篩選包括除雜和尺寸規(guī)格篩選兩重功能。當(dāng)任意二維尺寸小于與規(guī)定值不符，將被篩選出去。所述含水率為為相對(duì)含水率。所述質(zhì)量比(刨花:溶液)中，刨花質(zhì)量根據(jù)總質(zhì)量減去含水量計(jì)；溶液質(zhì)量包括刨花中的含水量。所述噴霧法，即溶液霧化均勻噴灑，要求刨花勻速轉(zhuǎn)動(dòng)下均勻滾動(dòng)。 所述pH控制采用多次多點(diǎn)測(cè)定，宜采用pH計(jì)。pH值于每次攪拌均勻后測(cè)定，應(yīng)關(guān)注PH值變化。所述體系溫度控制宜采用恒溫箱控制，溫度差不超過(guò)±5°C。所述攪拌處理，采用均勻攪拌，并適時(shí)通氧。氧氣水平由攪拌速率和氣流速度決定，與當(dāng)攪拌速率和氣流速率均成反比。速率約2000rad/min，氣流速度為5m/s時(shí)，空氣中氧氣水平即滿足條件。所述考慮到板坯初含水率較高，為防止含水率梯度導(dǎo)致嚴(yán)重的內(nèi)應(yīng)力造成產(chǎn)品分層，采用多段降壓方式，設(shè)定熱壓壓力4MPa，熱壓溫度180°C，其中保壓時(shí)間不低于總時(shí)間2/3。圖2熱壓工藝曲線是一種典型的自生膠合熱壓曲線。所述弱酸處理指用草酸等弱質(zhì)酸溶液，取量以不破壞纖維結(jié)構(gòu)，而能夠去除多余的糖醛及酚類(lèi)縮合物為標(biāo)準(zhǔn)，處理后可以明顯改善表面形態(tài)和膠合性能。所述后處理包括鋸邊、陳放等。本發(fā)明有益效果: 本發(fā)明闡述的生物酶協(xié)同效應(yīng)下，竹刨花制備自生膠合刨花板工藝，其采用酶A和酶B處理竹刨花過(guò)程是一種溫和反應(yīng)，減少了對(duì)竹纖維的損傷，進(jìn)而解決了自生膠合對(duì)纖維結(jié)果破壞大導(dǎo)致強(qiáng)度急劇下降的問(wèn)題。其采用酶A和酶B協(xié)同處理，利用了兩種酶制劑的作用環(huán)境控制反應(yīng)進(jìn)程，解決了僅依靠調(diào)節(jié)熱壓工藝導(dǎo)致的產(chǎn)品變異性大的問(wèn)題。其采用酶A和酶B協(xié)同處理，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)優(yōu)勢(shì)，解決了單一酶制劑在促進(jìn)膠合成分轉(zhuǎn)化方面的局限性。所述方法制造的主材自生膠合刨花板，其性能能夠達(dá)GB/T4897-2003《刨花板》中一般要求和干燥環(huán)境下非結(jié)構(gòu)材料要求，甲醛釋放量遠(yuǎn)低于3mg/100g。后期表面處理提高了表面性能，增加表面活性。
具體實(shí)施方式
:篩選4-16目含水率約8%的竹刨花，定量，置于烘箱中在50_60°C條件下預(yù)熱5min。按1: 3質(zhì)量比(刨花:溶液)配制0.2mol/lA酶溶液，pH值約為9，體系溫度60-700C，加入A酶液，采用噴霧施膠方法處理竹刨花。采用7 8MPa冷壓A酶液處理過(guò)的刨花，板坯打碎，預(yù)熱。按1: 3質(zhì)量比(刨花:溶液)配制0.2mol/l B酶溶液調(diào)節(jié)緩沖溶液PH = 3 4，體系溫度保持60-70°C，攪拌處理。干燥至含水率35%。采用多段熱壓曲線熱壓，其中熱壓溫度180°C，熱壓壓力4MPa。取A酶用量約500U/g，緩沖溶液pH值為9，處理時(shí)間45min ；B酶用量約30U/g，緩沖溶液PH值為4，處理時(shí)間60min，制備自生膠合刨花板，物理力學(xué)性能及變化平均值為:內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度0.36MPa (變異系數(shù)14.1% )，靜曲強(qiáng)度26.56MPa (變異系數(shù)12.4% )，彈性模量3641MPa (變異系數(shù)11.3%)，吸水膨脹率厚度10.84% (變異系數(shù)19 % )，密度0.99g.cm_3(變異系數(shù)7.24% )，含水率0.1% (變異系數(shù)13.9%)。物理力學(xué)性能變異保持在5-20%范圍內(nèi)，較為穩(wěn)定，密度變異很小，各方面平均指標(biāo)也均接近或達(dá)到GB/T4897-2003《刨花板》中一般要求和干燥 環(huán)境下非結(jié)構(gòu)材料要求。
權(quán)利要求
1.基于生物酶協(xié)同預(yù)處理技術(shù)制備自生膠合刨花板技術(shù)，它包括自生膠合刨花板制備過(guò)程中的預(yù)處理、施加酶制劑和熱壓過(guò)程，其特征在于:它還包括酶制劑A和酶制劑B以及輔劑的配制和保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述酶制劑A和酶制劑B以及輔劑配置和保存，其特征在于:通過(guò)控制緩存溶液PH值作為唯一變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)酶制劑活性的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述自生膠合刨花板制備預(yù)處理過(guò)程，其特征在于:酶制劑A和酶制劑B分別與底物按特定比例均勻混合，該比值具有相對(duì)確定性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述自生膠合刨花板制備預(yù)處理過(guò)程，其特征在于:酶制劑A和酶制劑B采用順序加入方式，酶制劑A和酶制劑B用量、處理時(shí)間和溫度與刨花質(zhì)量具有相對(duì)確定的正相關(guān)關(guān)系。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述施加酶制劑過(guò)程，其特征在于:采用轉(zhuǎn)動(dòng)體系下噴霧法，施加酶制劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述熱 壓過(guò)程，其特征在于:采用多段熱壓，分段降壓方法和高溫延時(shí)熱壓參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物酶預(yù)處理替代施加膠黏劑實(shí)現(xiàn)刨花自生膠合的方法。包括材料協(xié)同預(yù)處理?xiàng)l件控制，生物酶施加技術(shù)以及成型條件控制。刨花的物理形態(tài)和化學(xué)組分有利于兩種以上生物酶制劑發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)刨花界面的自身降解與接枝重聚。為控制降解程度和重聚后刨花界面穩(wěn)定性，根據(jù)生物酶制劑對(duì)pH環(huán)境的敏感性，采用pH調(diào)控為主的控制措施，控制反應(yīng)進(jìn)程。采用酶制劑A和B處理竹刨花過(guò)程是一種溫和反應(yīng)，對(duì)纖維的損傷小，進(jìn)而解決了自身降解對(duì)纖維破壞大導(dǎo)致強(qiáng)度急劇下降問(wèn)題。酶制劑A和B協(xié)同作用下，刨花制品的吸水性能改善顯著，各方面指標(biāo)均達(dá)到GB/T4897-2003《刨花板》中一般要求和干燥環(huán)境下非結(jié)構(gòu)材料要求。
文檔編號(hào)B27N1/00GK103240785SQ20121003101
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者張雙保, 王永波, 張謙 申請(qǐng)人:張雙保, 王永波, 張謙