一種低能耗生物酶纖維分離的纖維板制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低能耗生物酶纖維分離的纖維板制備方法。將木質(zhì)原料、農(nóng)作物秸稈或竹材制成木片或碎料，利用生物酶在一定的條件下進行預(yù)處理：生物酶溶解在溫度20~60℃的水中，生物酶的濃度為0.05%~50%，木片或碎料與生物酶溶液的比例為10%~50%，處理時間為5min~120min。后利用盤磨機進一步將木片、碎料或竹片分離成纖維，以取代傳統(tǒng)的纖維板制備過程中的熱磨法分離纖維用于纖維板的制備。本發(fā)明首創(chuàng)性地利用生物酶可以降解纖維胞間層中果膠質(zhì)和木質(zhì)素的原理，來分離纖維，與熱磨法相比具有清潔環(huán)保、能耗低、成本低的特點。有助于降低纖維板生產(chǎn)過程中的能耗、生產(chǎn)成本，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
【專利說明】一種低能耗生物酶纖維分離的纖維板制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料【技術(shù)領(lǐng)域】，進一步屬于人造板加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種低能耗生物酶纖維分離的纖維板制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]木質(zhì)材料所具有的優(yōu)異特性是其他任何材料都不可比擬的，但我國現(xiàn)有的森林資源遠不能夠滿足人們的生活需求；人造板是重要的節(jié)約木材的利用途徑，因此人造板在我國得到了快速迅猛的發(fā)展，到2005年我國已經(jīng)是世界上人造板產(chǎn)量最大的國家。纖維板是一種重要的人造板品種，其產(chǎn)量每年以40%的速度遞增，是產(chǎn)量增長速度最快的人造板板種，目前產(chǎn)量達到3400多萬m3/年。熱磨法分離纖維是纖維板制備的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，有蒸煮和熱磨兩個工段，所消耗的能量占纖維板生產(chǎn)總能量的40%左右。
[0003]若能在纖維板的制備過程中實現(xiàn)生物酶法分離纖維，以取代纖維制備過程中的熱磨法分離纖維；可降低纖維板制備過程中30-35%以上的能耗。按生產(chǎn)Im3纖維板需要消耗
0.3噸煤和350度電進行計算，在纖維板制備過程中實現(xiàn)生物酶或微生物法分離纖維后，可降低30%的能耗，以我國現(xiàn)有的每年生產(chǎn)3400萬m3纖維板的生產(chǎn)量計算，每年可以節(jié)約煤297萬噸，節(jié)約電34.65億度。可見，在纖維板生產(chǎn)中實現(xiàn)生物酶分離纖維后可產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益并可節(jié)約大量的電能和煤。因此，開發(fā)一種生物酶分離纖維制備纖維板的方法是非常必要的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種低能耗生物酶纖維分離的纖維板制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，包括原料前處理、生物酶預(yù)處理、纖維分離、脫水干燥、預(yù)壓、熱壓、后處理步驟，具體包括:
A、原料前處理:調(diào)節(jié)原料木材、農(nóng)作物秸桿或竹材含水率至30- 5 O %，破碎成長度l~2cm,寬度2~3cm,厚度3~5mm的木片和/或農(nóng)作物稻桿碎料備用；
B、生物酶預(yù)處理:采用生物酶兩段法將前處理后的原料中加入固液比10-50倍的果膠酶溶液處理5~120min后，再加入10-50倍的木質(zhì)素酶溶液處理5~120min ;或者采用生物酶一段法將前處理后的原料中加入固液比10-50倍的果膠酶和木質(zhì)素酶混合溶液處理5"l20min ；
C、纖維分離:將生物酶預(yù)處理后的木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料利用盤磨機進行纖維分離；
D、脫水干燥:將分離好的纖維進行脫水，施膠，干燥至含水率為8~10%得到施膠后的纖
維；
E、預(yù)壓:將施膠后的纖維進行鋪裝得到板枉，并用0.2^1.0Mpa的壓力對板枉進行預(yù)
壓；
F、熱壓:在溫度18(T220°C、壓力2.5^5.0Mpa條件下對預(yù)壓后的板枉熱壓2(T40s/mm，設(shè)定板材密度為0.45~0.85g/cm3 ；
G、后處理:將完成熱壓的板材置于溫度2(T30°C、濕度50-70%條件下恒溫恒濕36~60h，得到目標(biāo)物纖維板。
[0006]本發(fā)明利用生物酶對加工好的木片、農(nóng)作物秸桿碎料或竹片進行預(yù)處理，后再利用盤磨機進行纖維制備，以替代纖維板現(xiàn)有制備工藝過程中的熱磨法，與熱磨法相比可以顯著的降低纖維制備過程中的能耗，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；生物酶處理液可循環(huán)利用，以進一步降低生產(chǎn)成本。該技術(shù)的實施不僅能顯著節(jié)約纖維板的生產(chǎn)能耗，降低纖維板的生產(chǎn)成本，還可以促進低碳經(jīng)濟的快速發(fā)展，是一種節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
【具體實施方式】[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明，但不以任何方式對本發(fā)明加以限制，基于本發(fā)明教導(dǎo)所作的任何變換或替換，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0009]本發(fā)明所述的低能耗生物酶纖維分離的纖維板制備方法，包括原料前處理、生物酶預(yù)處理、纖維分離、脫水干燥、預(yù)壓、熱壓、后處理步驟，具體包括:
A、原料前處理:調(diào)節(jié)原料木材、農(nóng)作物秸桿或竹材含水率至30- 5 O %，破碎成長度l~2cm,寬度2~3cm,厚度3~5mm的木片、竹片或農(nóng)作物稻桿碎料備用；
B、生物酶預(yù)處理:將前處理后的原料中加入固液比10-50倍的生物酶溶液處理5~120min后，再加入10~50倍的木質(zhì)素酶處理5~120min ；
C、纖維分離:將生物酶預(yù)處理后的木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料利用盤磨機進行纖維分離；
D、脫水干燥:將分離好的纖維進行脫水，施膠，干燥至含水率為8~10%得到施膠后的纖
維；
E、預(yù)壓:將施膠后的纖維進行鋪裝得到板枉，并用0.2^1.0Mpa的壓力對板枉進行預(yù)
壓；
F、熱壓:在溫度18(T220°C、壓力2.5^5.0Mpa條件下對預(yù)壓后的板枉熱壓2(T40s/mm，設(shè)定板材密度為0.45~0.85g/cm3 ；
G、后處理:將完成熱壓的板材置于溫度2(T30°C、濕度50-70%條件下恒溫恒濕36~60h，得到目標(biāo)物纖維板。
[0010]B步驟所述的生物酶溶液濃度為0.05~50%。
[0011]所述的生物酶為果膠酶和木質(zhì)素酶。
[0012]所述的果膠酶為原果膠酶、果膠甲酯水解酶或果膠酸酶。
[0013]所述的木質(zhì)素酶為木質(zhì)素過氧化酶、錳過氧化酶或漆酶。
[0014]B步驟所述的生物酶預(yù)處理為生物酶兩段法預(yù)處理或生物酶一段法預(yù)處理中的一種。
[0015]所述的生物酶兩段法預(yù)處理為首先將果膠酶溶解在溫度2(T60°C的水中，果膠酶溶液濃度為0.05飛0%，木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料與溶液的比例為10-50%，處理時間為5~120min后再利用木質(zhì)素酶進行處理，處理方式為將木質(zhì)素酶溶解在20-60°C的水中，木質(zhì)素酶溶液濃度為0.05-50%，木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料與溶液的比例為10-50%，處理時間為5~120min。
[0016]所述的生物酶一段法預(yù)處理是將果膠酶和木質(zhì)素酶一起溶解在溫度20-60°C的水中，果膠酶和木質(zhì)素酶的溶液濃度為0.05-50%，木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料與溶液的比例為10~50%，處理時間為5~120min。
[0017]所述的生物酶溶液可以循環(huán)利用，以減少纖維分離成本。
[0018]D步驟所述的施膠量為纖維重量的6~14%。
[0019]G步驟所述的后處理是將完成熱壓的板材置于溫度25°C、濕度60%條件下恒溫恒濕48h，得到目標(biāo)物纖維板。
[0020]下面以實施例對本發(fā)明作進一步說明:
實施例1 —生物酶法分離纖維制備桉樹纖維板
以桉樹作為板材原料。經(jīng)測定，桉樹原料含水率為8~10%，對原料進行增濕處理，控制其含水率為40%。用削片機將原料制成長度為1~2cm，寬度2~3cm，厚度3~5mm的木片的，將木片置于溫度為60°C生物酶(果膠酶和木質(zhì)素酶)溶液中，生物酶的濃度為10%，木片與溶液的比例為30%，處理時間30min;將處理過后的木片或碎料利用盤磨機進行纖維分離；對分離好的纖維進行脫水，后施膠，施膠量為纖維重量的12%，同時添加1%的石蠟乳液，后將纖維干燥至含水率為8-10%。將施膠后的纖維進行鋪裝，并用0.2~1.0MPa的壓力對板坯進行預(yù)壓；在熱壓溫度180~220°C，熱壓壓力2.5~5.0MPa條件下利用連續(xù)式熱壓機對預(yù)壓后的板還熱壓20s/mm,設(shè)定板材密度為0.65g/cm3 ;將板材冷卻至室溫,利用縱橫鋸機進行鋸截，制成尺寸為2440mmX1220mm的板材，將鋸制好的板材置于溫度25°C，濕度60%的條件下進行調(diào)質(zhì)處理，處理時間為48h，即得到所需的中密度纖維板。對成品板材進行砂光定厚并按飾面人造板的標(biāo)準(zhǔn)來進行測定；測試結(jié)果見表1所示。
[0021]實施例2 ——生物酶法分離纖維制備桉樹纖維板
重復(fù)實施例1，有以下不同點:先利用溫度為50°C、濃度為20%的果膠酶溶液處理IOmin,隨后利用溫度60°C、濃度為10%的木質(zhì)素酶溶液處理lOmin，木片與溶液的比例為50%,測試結(jié)果見表1所示。
[0022]實施例3——生物酶法分離纖維制備桉樹纖維板
重復(fù)實施例1，有以下不同點:溫度為60°C果膠酶和木質(zhì)素酶溶液中，果膠酶和木質(zhì)素酶的濃度為5%，木片與溶液的比例為30%，處理時間60min;測試結(jié)果見表1所示。
[0023]實施例4 ——生物酶法分離纖維制備竹材纖維板
以竹材作為板材原料。經(jīng)測定，竹材原料含水率為8~10%，對原料進行增濕處理，控制其含水率為50%。用削片機將原料制成長度為1~2cm，寬度2~3cm，厚度3~5mm的竹片，將竹片置于溫度為60°C果膠酶和木質(zhì)素酶溶液中，果膠酶和木質(zhì)素酶的濃度為50%，竹片與溶液的比例為10%，處理時間20min;將處理過后的竹片或碎料利用磨盤機進行纖維分離；對分離好的纖維進行脫水，后施膠，施膠量為纖維重量的12%，同時添加1%的石蠟乳液，后將纖維干燥至含水率為8-10%。將施膠后纖維進行鋪裝，并用0.2~1.0MPa的壓力對板坯進行預(yù)壓；在熱壓溫度180~220°C，熱壓壓力2.5~5.0MPa條件下利用連續(xù)式熱壓機對預(yù)壓后的板還熱壓20s/mm,設(shè)定板材密度為0.65g/cm3 ;將板材冷卻至室溫,利用縱橫鋸機進行鋸截，制成尺寸為2440mmX1220mm的板材,將鋸制好的板材置于溫度25°C,濕度60%的條件下進行調(diào)質(zhì)處理，處理時間為48h，即得到所需的中密度纖維板。對成品板材進行砂光定厚并按飾面人造板的標(biāo)準(zhǔn)來進行測定；測試結(jié)果見表1所示。
[0024]實施例5 ——生物酶法分離纖維制備麥秸纖維板
以麥秸作為板材原料。經(jīng)測定，麥秸原料含水率為8~10%，對原料進行增濕處理，控制其含水率為30%。用削片機將原料制成長度為I~2cm的碎料，將碎料置于溫度為20°C果膠酶和木質(zhì)素酶溶液中，果膠酶和木質(zhì)素酶的濃度為0.05%，碎料與溶液的比例為10%，處理時間15min;將處理過后的碎料利用盤磨機進行纖維分離；對分離好的纖維進行脫水，后施膠，施膠量為纖維重量的12%，同時添加1%的石蠟乳液，后將纖維干燥至含水率為8-10%。將施膠后的纖維進行鋪裝，并用0.2~1.0MPa的壓力對板坯進行預(yù)壓；在熱壓溫度180~220°C，熱壓壓力2.5~5.0MPa條件下利用連續(xù)式熱壓機對預(yù)壓后的板坯熱壓20s/_，設(shè)定板材密度為0.65g/cm3 ;將板材冷卻至室溫，利用縱橫鋸機進行鋸截，制成尺寸為2440mmX 1220mm的板材，將鋸制好的板材置于溫度25°C，濕度60%的條件下進行調(diào)質(zhì)處理，處理時間為48h，即得到所需的中密度纖維板。對成品板材進行砂光定厚并按飾面人造板的標(biāo)準(zhǔn)來進行測定；測試結(jié)果見表1所示。[0025]表1
【權(quán)利要求】
1.一種低能耗生物酶纖維分離的纖維板制備方法，其特征在于包括原料前處理、生物酶預(yù)處理、纖維分離、脫水干燥、預(yù)壓、熱壓、后處理步驟，具體包括: A、原料前處理:調(diào)節(jié)原料木材、農(nóng)作物秸桿或竹材含水率至30- 5 O %，破碎成長度l~2cm,寬度2~3cm,厚度3~5mm的木片、竹片或農(nóng)作物稻桿碎料備用； B、生物酶預(yù)處理:采用生物酶兩段法將前處理后的原料中加入固液比10-50倍的果膠酶溶液處理5~120min后，再加入10-50倍的木質(zhì)素酶溶液處理5~120min ;或者采用生物酶一段法將前處理后的原料中加入固液比10-50倍的果膠酶和木質(zhì)素酶混合溶液處理5~120min ； C、纖維分離:將生物酶預(yù)處理后的木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料利用盤磨機進行纖維分離； D、脫水干燥:將分離好的纖維進行脫水，施膠，干燥至含水率為8~10%得到施膠后的纖維； E、預(yù)壓:將施膠后的纖維進行鋪裝得到板枉，并用0.2^1.0Mpa的壓力對板枉進行預(yù)壓； F、熱壓:在溫度18(T220°C、壓力2.5^5.0Mpa條件下對預(yù)壓后的板枉熱壓2(T40s/mm，設(shè)定板材密度為0.45~0.85g/cm3 ； G、后處理:將完成熱壓的板材置于溫度2(T30°C、濕度50-70%條件下恒溫恒濕36~60h，得到目標(biāo)物纖維板。`
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于B步驟所述的生物酶溶液濃度為0.05~50%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于所述的生物酶為果膠酶和木質(zhì)素酶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的果膠酶為原果膠酶、果膠甲酯水解酶或果膠酸酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述的木質(zhì)素酶為木質(zhì)素過氧化酶、錳過氧化酶或漆酶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于B步驟所述的生物酶預(yù)處理為生物酶兩段法預(yù)處理或生物酶一段法預(yù)處理中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的生物酶兩段法預(yù)處理為首先將果膠酶溶解在溫度2(T60°C的水中，果膠酶溶液濃度為0.05飛0%，木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料與溶液的比例為10-50%，處理時間為5~120min后再利用木質(zhì)素酶進行處理，處理方式為將木質(zhì)素酶溶解在2(T60°C的水中，木質(zhì)素酶溶液濃度為0.05~50%，木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料與溶液的比例為10~50%，處理時間為5~120min。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的生物酶一段法預(yù)處理是將果膠酶和木質(zhì)素酶一起溶解在溫度2(T60°C的水中，果膠酶和木質(zhì)素酶的溶液濃度為0.05~50%，木片、竹片或農(nóng)作物秸桿碎料與溶液的比例為10~50%，處理時間為5~120min。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于D步驟所述的施膠量為纖維重量的6~14%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于G步驟所述的后處理是將完成熱壓的板材置于溫度25°C ，濕度60%條件下恒溫恒濕48h，得到目標(biāo)物纖維板。
【文檔編號】B27N3/08GK103600405SQ201310597420
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】杜官本, 李曉平, 李文均 申請人:西南林業(yè)大學(xué)