漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法

摘要

本发明涉及一种漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法。本发明的目的是提供一种漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法，能够大大提高活性氧类自由基的浓度，改善板材物理力学性能。本发明的技术方案是：漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法，其特征在于步骤如下：a、将木材或其加工剩余料分离成木纤维并进行干燥；b、将滑石粉与漆酶混合并拌匀，再加入木素磺酸盐混合搅拌均匀，最后加水搅拌均匀得到漆酶粘合剂；c、利用步骤b得到的粘合剂，在搅拌机中对木纤维边喷射边搅拌；d、将步骤c得到的纤维板料进行铺装、预压、热压、后处理。本发明适用于纤维板的制造。

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材或非木材植物的加工，特别是一种漆酶活化木素磺酸 盐制造纤维板的方法，主要适用于纤维板的制造。

背景技术

不使用胶粘剂利用漆酶处理方法制造人造板是一种生产无甲醛环保型人造 板的崭新途径。“酶活化处理条件及其对松木纤维胶合性能的影响初探”（《林业 科学》第40卷第4期），报道了漆酶对纤维板制造上的应用理论研究，该方法 漆酶处理的时间长，还需用缓冲溶液调节漆酶反应体系的pH值，本发明申请人 在以竹刨花为原料研究漆酶处理干法竹刨花板制造工艺过程中发现，漆酶处理 竹刨花板产品的物理力学性能与漆酶活化竹刨花时产生的活性氧类自由基浓度 紧密相关（北京林业大学学报，第31卷，第2期），且其活性氧类自由基浓度 愈高，板材的物理力学性能愈好。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种漆酶活化木素 磺酸盐制造纤维板的方法，能够大大提高活性氧类自由基的浓度，改善板材物 理力学性能，同时其粘合剂的制备不必专门预留酶处理时间，并且可以不需调 节反应体系pH值，以简化生产工艺，提高工效。

本发明所采用的技术方案是：漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法，其 特征在于步骤如下：

a、将木材或其加工剩余料分离成木纤维并进行干燥，控制含水率为3-5%；

b、将滑石粉与漆酶混合并拌匀，再加入木素磺酸盐混合搅拌均匀，最后加 水搅拌均匀得到漆酶粘合剂；

c、利用步骤b得到的粘合剂，在搅拌机中对木纤维边喷射边搅拌，粘合剂 用量按其固体含量占木纤维绝干质量的8-13%比例计算；

d、将步骤c得到的纤维板料进行铺装、预压、热压、后处理，预压线压力 1.5-2.5kN/cm，热压温度170-200℃，热压压力2.0-3.5MPa，预压时间10-30 s，热压时间30-60s/mm。

步骤b中制备所述粘合剂的各原料配比为，

20-25重量份的木素磺酸盐；

每克重木素磺酸盐绝干粉中添加40-55个酶活力单位的漆酶；

木素磺酸盐粉质量0.5%-1%的滑石粉；

145-200重量份的水。

所述漆酶为干燥的漆酶粉或漆酶液，其中漆酶液的重量计入水的用量中。

所述滑石粉的粒度为1000-3000目。

所述木素磺酸盐为木素磺酸铵或木素磺酸钠。

本发明的有益效果是：本发明在粘合剂原料中加入滑石粉作为漆酶活化反 应中的促进剂，在其它处理条件相同的情况下，大大提高了活性氧类自由基的 浓度（其活性氧类自由基浓度比没采用滑石粉的反应体系均高1-5倍），从而改 善了板材的物理力学性能，即使不使用缓冲液来调节反应体系pH值、不另外专 门预留酶处理时间，所得粘合剂制成的植物纤维板强度同样能够达到国标要求； 另外，由于省去了缓冲液用量和酶处理时间，不仅节省了成本，而且大大简化 了生产工艺，提高了工效。

具体实施方式

实施例1：本实施例漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法包括以下步骤，

a、备料：

将木材或其加工剩余料，按常规的中密度纤维板生产方法分离成木纤维 并进行干燥，控制木纤维含水率为3%；

漆酶，从诺维信（中国）投资有限公司购置含水酶制剂——漆酶NS51003；

木素磺酸铵，从武汉华东化工有限公司购得，为粉状物；

滑石粉，从化工商店购得粒度为1000目的滑石粉。

b、漆酶粘合剂原料的计量：漆酶的用量为每克（g）绝干的木素磺酸铵粉 需40个酶活力单位（u），滑石粉用量为木素磺酸铵粉质量的0.5%，20 重量份的木素磺酸铵和145重量份的水。配制漆酶粘合剂时，先以木素 磺酸铵的用量为基数，按其绝干质量40u/g推算出需用酶活力单位（u） 的总数，再根据漆酶活性计算出漆酶的用量；滑石粉用量为木素磺酸铵 粉质量的0.5%；最后按重量份比确定水的用量，由于本例中漆酶为漆酶 液，因此水的用量应包括漆酶液的重量，而且水应最后按145重量份的 比例范围内酌定加入。漆酶活性测定可采用ABTS——分光光度计法，用 的底物为2，2′-连氮-双-（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）简称ABTS，一个酶 活单位（u）指一定反应条件下，每分钟（min）催化1μmol ABTS转化 为产物所需的酶量。

c、漆酶粘合剂的制备：按照上述配比称取各原料，先将滑石粉与漆酶液混 合，搅拌均匀成糊状物，再将该糊状物与木素磺酸铵混合并搅拌均匀， 最后加入水搅拌匀均即可。

d、漆酶粘合剂与木纤维的混合：利用步骤c得到的粘合剂，在搅拌机中对 木纤维边喷射边搅拌，粘合剂用量按其固体含量占木纤维绝干质量的8% 比例计算。

e、漆酶处理纤维板的压制：将步骤d得到纤维板料用常规的工序即经铺装、 预压、热压、后处理即成，预压线压力1.5kN/cm，热压温度170℃，热 压压力2.0MPa，预压时间10s，热压时间30s/mm。

实施例2：本实施例漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法包括以下步骤，

a、备料：

将木材或其加工剩余料，按常规的中密度纤维板生产方法分离成木纤维 并进行干燥，控制木纤维含水率为5%；

漆酶，从诺维信（中国）投资有限公司购置含水酶制剂——漆酶NS51003；

木素磺酸铵，从武汉华东化工有限公司购得，为粉状物；

滑石粉，从化工商店购得粒度为3000目的滑石粉。

b、漆酶粘合剂原料的计量：漆酶的用量为每克（g）绝干的木素磺酸铵粉 需55个酶活力单位（u），滑石粉用量为木素磺酸铵粉质量的1%，25重 量份的木素磺酸铵和200重量份的水。配制漆酶粘合剂时，先以木素磺 酸铵的用量为基数，按其绝干质量55u/g推算出需用酶活力单位（u）的 总数，再根据漆酶活性计算出漆酶的用量；滑石粉用量为木素磺酸铵粉 质量的1%；最后按重量份比确定水的用量，由于本例中漆酶为漆酶液， 因此水的用量应包括漆酶液的重量，而且水应最后按200重量份的比例 范围内酌定加入。漆酶活性测定可采用ABTS——分光光度计法，用的底 物为2，2′-连氮-双-（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）简称ABTS，一个酶活单 位（u）指一定反应条件下，每分钟（min）催化1μmol ABTS转化为产 物所需的酶量。

c、漆酶粘合剂的制备：按照上述配比称取各原料，先将滑石粉与漆酶液混 合，搅拌均匀成糊状物，再将该糊状物与木素磺酸铵混合并搅拌均匀， 最后加入水搅拌匀均即可。

d、漆酶粘合剂与木纤维的混合：利用步骤c得到的粘合剂，在搅拌机中对 木纤维边喷射边搅拌，粘合剂用量按其固体含量占木纤维绝干质量的 13%比例计算。

e、漆酶处理纤维板的压制：将步骤d得到纤维板料用常规的工序即经铺装、 预压、热压、后处理即成，预压线压力2.5kN/cm，热压温度200℃，热 压压力3.5MPa，预压时间30s，热压时间60s/mm。

实施例3：本实施例漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法包括以下步骤，

a、备料：

将木材或其加工剩余料，按常规的中密度纤维板生产方法分离成木纤维 并进行干燥，控制木纤维含水率为4%；

漆酶，从诺维信（中国）投资有限公司购置含水酶制剂——漆酶NS51003；

木素磺酸铵，从武汉华东化工有限公司购得，为粉状物；

滑石粉，从化工商店购得粒度为2000目的滑石粉。

b、漆酶粘合剂原料的计量：漆酶的用量为每克（g）绝干的木素磺酸铵粉 需50个酶活力单位（u），滑石粉用量为木素磺酸铵粉质量的0.75%，22.5 重量份的木素磺酸铵和170重量份的水。配制漆酶粘合剂时，先以木素 磺酸铵的用量为基数，按其绝干质量50u/g推算出需用酶活力单位（u） 的总数，再根据漆酶活性计算出漆酶的用量；滑石粉用量为木素磺酸铵 粉质量的0.75%；最后按重量份比确定水的用量，由于本例中漆酶为漆酶 液，因此水的用量应包括漆酶液的重量，而且水应最后按170重量份的 比例范围内酌定加入。漆酶活性测定可采用ABTS——分光光度计法，用 的底物为2，2′-连氮-双-（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）简称ABTS，一个酶 活单位（u）指一定反应条件下，每分钟（min）催化1μmol ABTS转化 为产物所需的酶量。

c、漆酶粘合剂的制备：按照上述配比称取各原料，先将滑石粉与漆酶液混 合，搅拌均匀成糊状物，再将该糊状物与木素磺酸铵混合并搅拌均匀， 最后加入水搅拌匀均即可。

d、漆酶粘合剂与木纤维的混合：利用步骤c得到的粘合剂，在搅拌机中对 木纤维边喷射边搅拌，粘合剂用量按其固体含量占木纤维绝干质量的11% 比例计算。

e、漆酶处理纤维板的压制：将步骤d得到纤维板料用常规的工序即经铺装、 预压、热压、后处理即成，预压线压力2kN/cm，热压温度185℃，热压 压力3MPa，预压时间20s，热压时间45s/mm。

实施例4：本实施例漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法包括以下步骤，

a、备料：

将木材或其加工剩余料，按常规的中密度纤维板生产方法分离成木纤维 并进行干燥，控制木纤维含水率为4%；

漆酶，从诺维信（中国）投资有限公司购置含水酶制剂——漆酶NS51003；

木素磺酸钠，从武汉华东化工有限公司购得，为粉状物；

滑石粉，从化工商店购得粒度为2000目的滑石粉。

b、漆酶粘合剂原料的计量：漆酶的用量为每克（g）绝干的木素磺酸钠粉 需45个酶活力单位（u），滑石粉用量为木素磺酸钠粉质量的0.8%，22 重量份的木素磺酸钠和180重量份的水。配制漆酶粘合剂时，先以木素 磺酸钠的用量为基数，按其绝干质量45u/g推算出需用酶活力单位（u） 的总数，再根据漆酶活性计算出漆酶的用量；滑石粉用量为木素磺酸钠 粉质量的0.8%；最后按重量份比确定水的用量，由于本例中漆酶为漆酶 液，因此水的用量应包括漆酶液的重量，而且水应最后按180重量份的 比例范围内酌定加入。漆酶活性测定可采用ABTS——分光光度计法，用 的底物为2，2′-连氮-双-（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）简称ABTS，一个酶 活单位（u）指一定反应条件下，每分钟（min）催化1μmol ABTS转化 为产物所需的酶量。

c、漆酶粘合剂的制备：按照上述配比称取各原料，先将滑石粉与漆酶液混 合，搅拌均匀成糊状物，再将该糊状物与木素磺酸钠混合并搅拌均匀， 最后加入水搅拌匀均即可。

d、漆酶粘合剂与木纤维的混合：利用步骤c得到的粘合剂，在搅拌机中对 木纤维边喷射边搅拌，粘合剂用量按其固体含量占木纤维绝干质量的 10%比例计算。

e、漆酶处理纤维板的压制：将步骤d得到纤维板料用常规的工序即经铺装、 预压、热压、后处理即成，预压线压力1.8kN/cm，热压温度180℃，热 压压力2.5MPa，预压时间20s，热压时间40s/mm。

实施例5：本实施例漆酶活化木素磺酸盐制造纤维板的方法包括以下步骤，

a、备料：

将木材或其加工剩余料，按常规的中密度纤维板生产方法分离成木纤维 并进行干燥，控制木纤维含水率为3%；

漆酶，从诺维信（中国）投资有限公司购置含水酶制剂——漆酶NS51003；

木素磺酸钠，从武汉华东化工有限公司购得，为粉状物；

滑石粉，从化工商店购得粒度为3000目的滑石粉。

b、漆酶粘合剂原料的计量：漆酶的用量为每克（g）绝干的木素磺酸钠粉 需40个酶活力单位（u），滑石粉用量为木素磺酸钠粉质量的0.8%，20 重量份的木素磺酸钠和145重量份的水。配制漆酶粘合剂时，先以木素 磺酸钠的用量为基数，按其绝干质量40u/g推算出需用酶活力单位（u） 的总数，再根据漆酶活性计算出漆酶的用量；滑石粉用量为木素磺酸钠 粉质量的0.8%；最后按重量份比确定水的用量，由于本例中漆酶为漆酶 液，因此水的用量应包括漆酶液的重量，而且水应最后按145重量份的 比例范围内酌定加入。漆酶活性测定可采用ABTS——分光光度计法，用 的底物为2，2′-连氮-双-（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）简称ABTS，一个酶 活单位（u）指一定反应条件下，每分钟（min）催化1μmol ABTS转化 为产物所需的酶量。

c、漆酶粘合剂的制备：按照上述配比称取各原料，先将滑石粉与漆酶液混 合，搅拌均匀成糊状物，再将该糊状物与木素磺酸钠混合并搅拌均匀， 最后加入水搅拌匀均即可。

d、漆酶粘合剂与木纤维的混合：利用步骤c得到的粘合剂，在搅拌机中对 木纤维边喷射边搅拌，粘合剂用量按其固体含量占木纤维绝干质量的9% 比例计算。

e、漆酶处理纤维板的压制：将步骤d得到纤维板料用常规的工序即经铺装、 预压、热压、后处理即成，预压线压力1.5kN/cm，热压温度170℃，热 压压力2.0MPa，预压时间15s，热压时间30s/mm。

上述各实施例中所述漆酶还可以选用诺维信（中国）投资有限公司生产的 干燥漆酶粉，由于其本身不含水，因此其用量不计入水的用量中。

为了进一步提高漆酶的活化效果，可以在前述五个实施例制备粘合剂的原 料中加入磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲液，其用量须保证能够调节反应体系的pH值 至3.5-4.5，并且该缓冲液的液量应计入水的用量中。

本发明将滑石粉用于漆酶活化木素磺酸盐的反应体系，在其它处理条件相 同的情况下，其活性氧类（ROS）自由基浓度比未加滑石粉的反应体系高1-5倍。 下面列出不同酶用量和加与不加滑石粉处理木材产生的ROS水平列表1：

（表1）

由表1可见，不同酶用量对ROS自由基浓度有显著影响，当酶用量为40u 每克绝干木素磺酸盐质量时，ROS自由基浓度达到峰值，在滑石粉的加入量为 木素磺酸盐绝干质量0.8%时，ROS自由基浓度比不加滑石粉的高1-5倍。正因 为如此，制备粘合剂时，即使不用缓冲液调节反应体系的pH值，不加温、不预 留反应时间，虽有酶的作用不十分充分之虑，但用该粘合剂生产的人造板强度 依然能达到相应的国标要求，这是难以预料到的。