專利名稱：一種利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)纖維板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)酵工程和建材加工領(lǐng)域，特別是涉及ー種通過擔(dān)子菌對以木質(zhì)纖維素為主要成分的秸桿等原料進(jìn)行生物改性，從而生產(chǎn)新型纖維板的方法。
背景技術(shù)：
我國森林資源相對匱乏，造成了我國木材資源嚴(yán)重的供不應(yīng)求。另ー方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年我國人造纖維板產(chǎn)量達(dá)到9409. 95萬立方米，比2007年增長6. 6%,比2000年的2001. 67萬立方米增長3. 7倍，平均每年遞增46%。我國已有人造纖維板企業(yè)達(dá)6000多 家，生產(chǎn)規(guī)模每年達(dá)9000多萬立方米，成為世界人造纖維板生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國。盡管我國人造纖維板產(chǎn)量不斷増加，但仍然無法滿足市場需求。同時原料供應(yīng)也存在嚴(yán)重的不足。為了保護(hù)現(xiàn)在的森林資源，減少木材資源的消耗，并進(jìn)ー步擴(kuò)大生產(chǎn)滿足市場需要，尋找并發(fā)展木材的代替品是當(dāng)前ー個重要的課題。作為ー個農(nóng)業(yè)大國，我國農(nóng)作物秸桿產(chǎn)量十分豐富。近年來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，糧食產(chǎn)量也逐年穩(wěn)定提高，各類農(nóng)作物秸桿的年總產(chǎn)量已達(dá)約6億噸。然而，秸桿產(chǎn)量增加的同時，隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和農(nóng)民生活水平的不斷提高，農(nóng)村傳統(tǒng)上將秸桿用于燃料，建筑材料及粗飼料的使用量逐年減少。據(jù)相關(guān)不完全統(tǒng)計(jì)，世界上被利用的秸桿等農(nóng)林廢棄物不足2%，我國目前秸桿的利用率也僅為33%，其它大部分未加處理，被丟棄或者燒掉。經(jīng)過技術(shù)處理后利用的秸桿僅占2. 6%0如何合理利用這些秸桿資源將是ー個很大的難題。如果能夠?qū)⑥r(nóng)作物秸桿作為生產(chǎn)人造板原料，無疑將在成本控制、環(huán)境保護(hù)、資源利用方面均將會產(chǎn)生較好的影響。但是，目前雖然秸桿人造纖維板制作技術(shù)仍不能像木材人造纖維板一祥得到廣泛的應(yīng)用，其原因主要包括以下技術(shù)難點(diǎn)首先，秸桿由于其表面成分的特殊性，含有大量硅鹽，從而導(dǎo)致其表面形成蠟層，從而増加了膠黏的難度及膠黏劑的用量。目前國內(nèi)外使用的膠黏劑大多為異氰酸酷，相比其他原料可以采用的脲醛樹脂，異氰酸酯的價格是其8-9倍，這也就増加了制作成本，而且大量膠黏劑的使用會釋放出更多的危害人體健康的物質(zhì)，從而對生產(chǎn)工人的健康和エ廠周邊環(huán)境造成危害，產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染。另外，由于成本較高等因素，秸桿材質(zhì)人造纖維板目前仍沒有被廣大消費(fèi)者所認(rèn)可，其銷量較小，經(jīng)濟(jì)效益不高，企業(yè)參與度不高。而且，秸桿人造纖維板原料種類多、復(fù)雜、不同粉碎過程也易造成強(qiáng)度差異，造成了制定統(tǒng)ー的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)困難，以至市場無法統(tǒng)ー規(guī)化，這也限制了以秸桿為原料的人造纖維板的生產(chǎn)和發(fā)展。淀粉是以大規(guī)模、高效率生產(chǎn)與提純的廉價天然高分子聚合物，本身具有作為膠黏劑的潛力。人類從古至今圍繞淀粉類膠黏劑開發(fā)的努力一直沒有停止過。我國秦朝就以糯米漿與石灰制成的漿黏結(jié)長城的基石，但由于受到科學(xué)水平的限制，一直到20世紀(jì)中葉天然高分子膠黏劑被合成高分子聚合物取代時，傳統(tǒng)淀粉基膠黏劑的制作水平都無突破性的進(jìn)展。傳統(tǒng)淀粉基膠黏劑因?yàn)槟退阅懿睢⒛z接強(qiáng)度低而被局限于紡織業(yè)、造紙業(yè)、包裝紙箱、瓦楞紙板等エ業(yè)生產(chǎn)上使用，用于木材及纖維板加工エ業(yè)的則很少。主要原因是向淀粉引入的活性基團(tuán)效率很低，故傳統(tǒng)淀粉基膠黏劑黏結(jié)カ的主要來源于淀粉鏈上為數(shù)眾多的羥基之間產(chǎn)生的氫鍵結(jié)合力，以及依賴硼砂對羥甲基的絡(luò)合作用。要提高淀粉基膠黏劑的耐水膠接性能，應(yīng)在淀粉分子鏈之間均勻?qū)脒m量結(jié)合牢固的化學(xué)鍵，如氨酯鍵、醚鍵、縮醛鍵和酯鍵等。通過這些化學(xué)鍵在分子鏈間的結(jié)合力，阻止因水分子進(jìn)ー步楔入，導(dǎo)致淀粉鏈間距離被撐大而使大量氫鍵結(jié)合力被破壞。實(shí)現(xiàn)在膠層結(jié)構(gòu)中以少量的化學(xué)鍵為核心，在其周圍輔以大量的氫鍵，共同構(gòu)成改性淀粉膠黏劑耐水膠層的結(jié)構(gòu)。因此，常規(guī)淀粉膠必須通過改性轉(zhuǎn)化為變性淀粉膠后才能較好的應(yīng)用到木材エ業(yè)中，同時這也導(dǎo)致了使用變性淀粉膠帶來的生產(chǎn)成本問題。漆酶是ー種以O(shè)2作為電子受體催化多酚化合物的含銅蛋白酶，反應(yīng)經(jīng)四次單電子傳遞形成醌及自由基。漆酶活化木材產(chǎn)生較為穩(wěn)定的氧自由基，游離的氧自由基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生一定的膠合作用；而木質(zhì)素是ー類含有酚羥基的復(fù)雜化合物，因此目前國內(nèi)外將漆酶應(yīng)用于處理木質(zhì)材料生產(chǎn)人造板及活化木素生產(chǎn)膠黏劑已成為研究熱點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)可能具有良好的應(yīng)用前景。1997年Febly等人研究了漆酶活化木材機(jī)理，并成功用漆酶處理山毛櫸纖維，得到的纖維板力學(xué)強(qiáng)度較對照相比有明顯增強(qiáng)，近年來，更進(jìn)一歩對其它材料及其機(jī)理進(jìn)行了研究。Widsten P研究表明，解聚的、可進(jìn)行水提的酚醛片段組成的水溶性木質(zhì)素片段對自由基的形成起到至關(guān)重要的作用，而木質(zhì)素解聚程度的増加與纖維分離之前的預(yù)處理溫度正相關(guān)。Kharazipour申請了用漆酶處理木纖維生產(chǎn)人造板的專利,其中制作過程可以不加任何膠黏劑，同樣有一定的力學(xué)強(qiáng)度。Viikari等人在其申請的專利中表明，漆酶處理木材后其拉伸強(qiáng)度(38MPa)及內(nèi)結(jié)合強(qiáng)度(0.9MPa)較對照有一定提高。Qvintus-Leino P等申請的ー種生產(chǎn)分層結(jié)構(gòu)如纖維板或相似木質(zhì)材料方法中也應(yīng)用了漆酶的預(yù)處理。國內(nèi)漆酶處理木材活化這一研究正處于起步階段，中國林業(yè)科學(xué)院的朱家琪在這一方面取得了一定成果，他用漆酶處理的纖維制作人造纖維板也能夠進(jìn)行無膠黏合。北京林業(yè)大學(xué)的曹永建、中國林業(yè)科學(xué)院的段新芳也對漆酶活化木材生產(chǎn)纖維板及其自由基機(jī)理進(jìn)行了初歩研究。目前生物法處理壓制人造纖維板主要采用的是漆酶活化木材或者活化木素制作膠黏劑，酶法處理相對于化學(xué)膠黏劑有一定的優(yōu)勢。但作為ー種正處于研究階段的方法，酶法處理仍存在著許多問題。基于木質(zhì)素降解的多酶體系及復(fù)雜的反應(yīng)過程，僅依賴于漆酶還不能夠完美的解決無膠黏合問題，導(dǎo)致漆酶活化木材處理壓制的纖維板力學(xué)強(qiáng)度仍難以全部達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，力學(xué)性能有待進(jìn)ー步提高，國內(nèi)這ー技術(shù)較國外仍存在有較大差距。其次漆酶由于受到生產(chǎn)源的限制，分離提純相對困難，其價格也相當(dāng)之高。目前尚存在技術(shù)困難，無法將其應(yīng)用于エ業(yè)化生產(chǎn)。因而，目前市面上的纖維板廠商仍是以化學(xué)膠黏劑作為木質(zhì)纖維的膠黏。另ー方面，漆酶廣泛存在于擔(dān)子菌中；而擔(dān)子菌能降解木質(zhì)素，可被用于生產(chǎn)生物質(zhì)こ醇的預(yù)處理、生物漂白、生物制漿、造紙等行業(yè)。
正是基于漆酶對木質(zhì)纖維素原料的改性作用及其昂貴的生產(chǎn)成本，本專利發(fā)明了以特色擔(dān)子菌直接對木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行生物改性，使之產(chǎn)生包括漆酶功能在內(nèi)的生物改性綜合處理的效果，更重要的是減少化學(xué)膠合劑的使用
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)纖維板的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明針對當(dāng)前纖維板采用化學(xué)膠黏劑釋放甲醛導(dǎo)致的環(huán)境污染問題以及直接采用漆酶處理木質(zhì)纖維素原料導(dǎo)致高成本的問題，提出了ー種不利用化學(xué)膠黏劑，不單純依賴于漆酶的擔(dān)子菌生物改性ー熱壓結(jié)合エ藝制備纖維板的新エ藝。本發(fā)明方法包括兩個步驟(I)利用擔(dān)子菌的降解與改性功能對木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行生物改性，使原料具有易于膠黏壓制纖維板材的特征；(2)生物改性后的原料通過熱壓エ藝獲得不同密度的纖維板材。本發(fā)明方法中，木質(zhì)纖維素原料選自草本類植物秸桿和木材；所述草本類植物秸桿選自荻竹、麥桿、稻桿、高粱桿、棉桿、油菜桿、甘蔗渣、葛根、大豆桿、芝麻桿、芒草及雜草中的一種或多種組合；其中木材選自各類木材加工后的鋸末。本發(fā)明方法所使用的擔(dān)子菌株為具有降解木質(zhì)纖維素能力較強(qiáng)的擔(dān)子菌，包括木齒菌(Echinodontium 8ロ.)、乳白|巴菌(Irpex sp.)、囊孔菌(Trichaptum sp·)、蜜環(huán)菌(Armillariella sp.)、韌革菌(Stereum sp·)、射脈菌(Phlebia sp·)、多孔菌(Polyporussp·)、側(cè)鸞(Pleurotus sp·)、針層孔菌(Phellinus sp·)、木耳(Auricularia sp.)、擬多孔菌(Polyporellus sp.)、云芝(Coriolus sp.)、竹蘇(Dictyophora sp.)、擬層孔菌(Fomitopsis sp·)、姬松鸞(Agaricus sp·)、豬茶(Grifola sp·)、草燕(Voluariellasp.)、擬臘菌(Ceriporiopsis sp.)中的ー種或多種。本發(fā)明進(jìn)一歩提供了一種降解木質(zhì)纖維素能力強(qiáng)，生長優(yōu)勢的擔(dān)子菌菌種制備エ藝，利用該制備エ藝生產(chǎn)出來的擔(dān)子菌具有較強(qiáng)的上述功效，能夠用于本申請的生產(chǎn)エ藝中，并得到理化特性優(yōu)異的纖維板產(chǎn)品。本發(fā)明提供的擔(dān)子菌的液體菌種制備エ藝為將活化培養(yǎng)后的擔(dān)子菌液按照體積百分比2 20%的接種比例接種到土豆液體培養(yǎng)基中，50 250r/min，通風(fēng)量為I : O. 3 I，溫度25 33°C，培養(yǎng)2 8d。本發(fā)明提供的擔(dān)子菌的固體菌種制備エ藝為將活化培養(yǎng)后的擔(dān)子菌液按照體積百分比2 20%的接種比例接種到土豆液體培養(yǎng)基中，50 250r/min，通風(fēng)量為I : O. 3 1，溫度25 33°C，培養(yǎng)2 8d ;將制備好的液體菌種以體積質(zhì)量比I : 2 10的接種量轉(zhuǎn)接到木質(zhì)纖維素原料粉末固體培養(yǎng)基中，轉(zhuǎn)接入的固體培養(yǎng)基加水的質(zhì)量比為I :1.5
4,室溫下靜置培養(yǎng)5 15d。本發(fā)明利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)纖維板的方法中，步驟(I)所述的生物改性是按照體積質(zhì)量比I : 5 20或質(zhì)量比I : 2 14的比例將上述培養(yǎng)好的擔(dān)子菌接種到發(fā)酵物中，攪拌均勻，靜止室溫培養(yǎng)10 40d ;所述的發(fā)酵物為木質(zhì)纖維素原料和水，其質(zhì)量比為I : I 4。本發(fā)明方法制備低密度纖維板的步驟(2)所述熱壓エ藝分為兩個階段，擠水段3-7min，壓カ為O. 5_2MPa ;塑化段為3_7min，壓カ為5_8MPa ;整個過程熱壓溫度恒溫150-200 0C,壓制后的纖維板為低密度纖維板。本發(fā)明方法制備中密度纖維板的步驟(2)所述熱壓エ藝分為兩個階段，擠水段 2-7min，壓カ為O. 5_2MPa ;塑化段為5_20min，壓カ為12_25Mpa ;整個過程熱壓溫度恒溫150-200 0C,壓制后的纖維板為中密度纖維板。
本發(fā)明方法的熱壓エ藝不經(jīng)過烘干步驟，直接進(jìn)行濕法熱壓制成纖維板，壓制得到的產(chǎn)品為中密度板材或低密度板材。本發(fā)明方法在纖維板制備全過程中不需要額外添加額外化學(xué)膠黏劑和漆酶。擔(dān)子菌改性好的木質(zhì)纖維素原料不需要烘干，直接進(jìn)行濕法熱壓制成纖維板。濕法熱壓エ藝為常規(guī)技術(shù)，根據(jù)濕法熱壓エ藝的不同，可分別壓制成中密度板材和低密度板材。壓制成的板材性能達(dá)到或優(yōu)于目前國家相應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明方法可選擇不同的木質(zhì)纖維素原料，通過特色擔(dān)子菌的生物改性作用對木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行降解與轉(zhuǎn)化，使改性后的木質(zhì)纖維素原料產(chǎn)生具有較強(qiáng)膠黏作用的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)物質(zhì)，再通過熱壓エ藝對改性后的木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行各類密度纖維板的壓制，實(shí)現(xiàn)擔(dān)子菌改性后的木質(zhì)纖維素原料具有直接壓制成型纖維板的特征，獲得的纖維板能達(dá)到相應(yīng)密度板的國家標(biāo)準(zhǔn)。該方法通過生物降解與轉(zhuǎn)化作用，可不添加任何化學(xué)膠黏劑和漆酶就可達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具有環(huán)保、功能和低成本的優(yōu)勢，為新材料制備、環(huán)境保護(hù)及低碳經(jīng)濟(jì)提供了有效解決途徑。
具體實(shí)施例方式若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。本發(fā)明中的菌種均可在中國普通微生物菌種保藏管理中心或中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心處購買。本發(fā)明實(shí)施例以木齒菌(Echinodontium sp·)、云芝(Coriolus sp.)、蜜環(huán)菌(Armillariella sp.)為例進(jìn)行了本發(fā)明方法的說明，擔(dān)子菌綱的其他真菌，如乳白耙菌(Irpex sp.)、囊孔菌(Trichaptum sp.)、韌革菌(Stereum sp.)、射脈菌(Phlebiasp·)、多孔菌(Polyporus sp·)、側(cè)鸞(Pleurotus sp·)、針層孔菌(Phellinus sp·)、木耳(Auricularia sp.)、擬多孔菌(Polyporellus sp·)、竹蘇(Dictyophora sp.)、擬層孔菌(Fomitopsis sp·)、姬松鸞(Agaricus sp·)、豬茶(Grifola sp·)、草燕(Voluariellasp·)、擬臘菌(Ceriporiopsis sp.)也能夠?qū)崿F(xiàn)對木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行生物改性并熱壓形成纖維板的目的。實(shí)施例I擔(dān)子菌液體菌種制備(I)將冰箱保藏的云芝(Coriolus sp.)斜面菌株接入土豆培養(yǎng)基斜面上進(jìn)行活化，培養(yǎng)至菌絲長滿斜面后，取2塊菌絲斜面塊接入到IOOmL 土豆液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，28°C下150r/min培養(yǎng)4d，之后按照10%的接種體積百分比逐級放大到5噸發(fā)酵罐中，發(fā)酵條件為150r/min，通風(fēng)量為I O. 5，溫度28°C，培養(yǎng)3d，即得擔(dān)子菌液體菌種。
實(shí)施例2擔(dān)子菌液體菌種制備(2)將冰箱保藏的木齒菌(Echinodontium sp.)斜面菌株接入到土豆培養(yǎng)基斜面上進(jìn)行活化，培養(yǎng)至菌絲長滿斜面后，取I塊菌絲斜面塊接入到土豆液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，33°C下50r/min培養(yǎng)5d，之后按照2%的接種體積百分比逐級放大到5噸發(fā)酵罐中，發(fā)酵條件為50r/min，通風(fēng)量為I : 1，溫度25°C，培養(yǎng)4d，即得擔(dān)子菌液體菌種。實(shí)施例3擔(dān)子菌液體菌種制備(3)將冰箱保藏的蜜環(huán)菌(Armillariella sp.)斜面菌株接入到土豆培養(yǎng)基斜面上進(jìn)行活化，培養(yǎng)至菌絲長滿斜面后，取4塊菌絲斜面塊接入土豆液體培養(yǎng)基中培養(yǎng)2d，按照20%的體積百分比將蜜環(huán)菌(Armillariella sp.)菌液接種土豆液體培養(yǎng)基，發(fā)酵條件為250r/min，通風(fēng)量為I O. 3，溫度25°C，培養(yǎng)6d，即得擔(dān)子菌液體菌種。實(shí)施例4擔(dān)子菌固體菌種制備(I)將實(shí)施例I制備好的云芝(Coriolus sp.)液體菌種以體積質(zhì)量比I : 10的接種量轉(zhuǎn)接到麥桿原料粉末固體培養(yǎng)基中(加水質(zhì)量比為I : I. 5)，室溫下靜置培養(yǎng)7d，之后進(jìn)行淺盤擴(kuò)培8d，即得開放用固體菌種。實(shí)施例5擔(dān)子菌固體菌種制備(2)將實(shí)施例3制備好的蜜環(huán)菌(Armillariella sp.)液體菌種以體積質(zhì)量比I : 2的接種量轉(zhuǎn)接到荻竹原料粉末固體培養(yǎng)基中(加水質(zhì)量比為I : 4)，室溫下靜置培養(yǎng)2d，之后進(jìn)行淺盤擴(kuò)培3d，即得開放用固體菌種。實(shí)施例6木質(zhì)纖維素原料的擔(dān)子菌生物改性(I)將實(shí)施例I制得的云芝(Coriolus sp.)液體菌種按照體積質(zhì)量比為I : 10的接種比例轉(zhuǎn)接到麥桿原料固體發(fā)酵物中(發(fā)酵物為麥桿和水，其質(zhì)量比為I : 2)，攪拌均勻，在給予一定通風(fēng)的反應(yīng)器里室溫發(fā)酵21d，發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵后，測得漆酶酶活達(dá)到2500U/g。實(shí)施例7木質(zhì)纖維素原料的擔(dān)子菌生物改性(2)將實(shí)施例5制得的蜜環(huán)菌(Armillariella sp.)固體菌種按照質(zhì)量比為I : 7的接種比例接種到固體發(fā)酵物中(發(fā)酵物為荻竹原料和水，其質(zhì)量比為I : 3)，攪拌均勻，常溫處理25d，發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵后,漆酶酶活達(dá)到2800U/g。實(shí)施例8木質(zhì)纖維素原料的擔(dān)子菌生物改性(3)將實(shí)施例2制得的木齒菌(Echinodontium sp.)液體菌種按照體積質(zhì)量比為I 20的接種比例接種到固體發(fā)酵物中(發(fā)酵物為甘蔗渣原料和水，其質(zhì)量比為I : 1)，攪拌均勻，常溫處理40d，發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵后，漆酶酶活達(dá)到2500U/g。實(shí)施例9木質(zhì)纖維素原料的擔(dān)子菌生物改性(4)將實(shí)施例4制得的云芝(Coriolus sp.)固體菌種按照質(zhì)量比為I 2的接種比例接種到固體發(fā)酵物中(發(fā)酵物為葛根原料和水，其質(zhì)量比為I : 4)，攪拌均勻，常溫處理10d，發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵后,漆酶酶活達(dá)到2700U/g。實(shí)施例10木質(zhì)纖維素原料的擔(dān)子菌生物改性(5)將實(shí)施例2制得的木齒菌(Echinodontium sp.)液體菌種按照體積質(zhì)量比為I 5的接種比例接種到固體發(fā)酵物中(發(fā)酵物為油菜桿原料和水，其質(zhì)量比為I : 3)，攪拌均勻，常溫處理15d，發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵后，漆酶酶活達(dá)到2700U/g。實(shí)施例11木質(zhì)纖維素原料的擔(dān)子菌生物改性(6)
將實(shí)施例4制得的云芝(Coriolus sp.)固體菌種按照質(zhì)量比為I : 14的接種比例接種到固體發(fā)酵物中(發(fā)酵物為大豆桿原料和水，其質(zhì)量比為I : 2)，攪拌均勻，常溫處理30d，發(fā)酵結(jié)束。發(fā)酵后，漆酶酶活達(dá)到2950U/g。實(shí)施例12低密度纖維板材壓制(I)采用熱壓機(jī)對實(shí)施例6的擔(dān)子菌處理后的麥桿進(jìn)行熱壓，熱壓分為兩個階段，擠水段5min，壓カ為IMPa ;塑化段為5min，壓カ為7MPa ;整個過程熱壓溫度恒溫150°C。壓制后的纖維板為低密度纖維板，其彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到436. 09MPa、3. OlMPa，其機(jī)械性能與國內(nèi)外報道采用膠黏劑的低密度纖維板性能相當(dāng)。
實(shí)施例13低密度纖維板材壓制(2)采用熱壓機(jī)對實(shí)施例7的擔(dān)子菌處理后的荻竹進(jìn)行熱壓，熱壓分為兩個階段，擠水段3min，壓カ為2MPa ;塑化段為3min，壓カ為8MPa ;整個過程熱壓溫度恒溫170°C。壓制后的纖維板為低密度纖維板，其彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到418. 25MPa、3. 13MPa，其機(jī)械性能與國內(nèi)外報道采用膠黏劑的低密度纖維板性能相當(dāng)。實(shí)施例14低密度纖維板材壓制(3)采用熱壓機(jī)對實(shí)施例8的擔(dān)子菌處理后的甘蔗渣進(jìn)行熱壓，熱壓分為兩個階段，擠水段7min，壓カ為O. 5MPa ;塑化段為7min，壓カ為5MPa ;整個過程熱壓溫度恒溫2000C。壓制后的纖維板為低密度纖維板，其彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到389. 54MPa、
2.98MPa，其機(jī)械性能與國內(nèi)外報道采用膠黏劑的低密度纖維板性能相當(dāng)。實(shí)施例15中密度纖維板材壓制(I)采用熱壓機(jī)對實(shí)施例9的擔(dān)子菌處理后的葛根進(jìn)行熱壓，熱壓分為兩個階段，擠水段3min，壓カ為IMPa ;塑化段為7min，壓カ為20MPa ;整個過程熱壓溫度恒溫170°C。壓制后的纖維板為中密度纖維板，其彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到3. 15GPa和30. IlMPa,其機(jī)械性能達(dá)到國內(nèi)外報道采用膠黏劑的中密度纖維板性能。實(shí)施例16中密度纖維板材壓制(2)采用熱壓機(jī)對實(shí)施例10的擔(dān)子菌處理后的油菜桿進(jìn)行熱壓，熱壓分為兩個階段，擠水段2min，壓カ為2MPa;塑化段為5min，壓カ為25MPa ;整個過程熱壓溫度恒溫200°C。壓制后的纖維板為中密度纖維板，其彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到3. 24GPa和32. 71MPa，其機(jī)械性能達(dá)到國內(nèi)外報道采用膠黏劑的中密度纖維板性能。實(shí)施例17中密度纖維板材壓制(3)采用熱壓機(jī)對實(shí)施例11的擔(dān)子菌處理后的大豆桿進(jìn)行熱壓，熱壓分為兩個階段，擠水段7min，壓カ為O. 5MPa ;塑化段為20min，壓カ為12MPa ;整個過程熱壓溫度恒溫150°C。壓制后的纖維板為中密度纖維板，其彎曲彈性模量和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到3. OlGPa和28. 58MPa，其機(jī)械性能達(dá)到國內(nèi)外報道采用膠黏劑的中密度纖維板性能。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.ー種利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)纖維板材的方法，其特征在于 1)利用擔(dān)子菌的降解與轉(zhuǎn)化功能對木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行生物改性； 2)生物改性后的原料通過熱壓エ藝獲得不同密度的纖維板材。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述擔(dān)子菌選自木齒菌(Echinodontium8 .)、乳白祀菌(Irpex sp.)、囊孔菌(Trichaptum sp.)、蜜環(huán)菌(Armillariella sp.)、韌革菌(Stereum sp.)、射脈菌(Phlebia sp.)、多孔菌(Polyporus sp.)、側(cè)鸞(Pleurotussp.)、針層孔菌(Phellinus sp.)、木耳(Auricularia sp.)、擬多孔菌(Polyporellussp.)、云芝(Coriolus sp.)、竹蘇(Dictyophora sp.)、擬層孔菌(Fomitopsis sp.)、姬松鸞(Agaricus sp.)、豬茶(Grifola sp.)、草 (Voluariella sp.)、擬臘菌(Ceriporiopsissp.)中的ー種或多種擔(dān)子菌。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述木質(zhì)纖維素原料選自草本類植物秸桿 和木材；所述草本類植物秸桿選自荻竹、麥桿、稻桿、高粱桿、棉桿、油菜桿、甘蔗渣、葛根、大豆桿、芝麻桿、芒草及雜草中的ー種或多種組合；其中木材選自各類木材加工后的鋸末。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述擔(dān)子菌的液體菌種制備エ藝為將活化培養(yǎng)后的擔(dān)子菌液按照體積百分比2 20%的接種比例接種到土豆液體培養(yǎng)基中，50 250r/min，通風(fēng)量為I : 0. 3 1，溫度25 33°C，培養(yǎng)2 8d。
5.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述擔(dān)子菌的固體菌種制備エ藝為將活化培養(yǎng)后的擔(dān)子菌液按照體積百分比2 20%的接種比例接種到液體培養(yǎng)基中，50 250r/min，通風(fēng)量為I : 0. 3 1，溫度25 33°C，培養(yǎng)2 8d ;將制備好的液體菌種以體積質(zhì)量比I : 2 10的接種量轉(zhuǎn)接到木質(zhì)纖維素原料粉末固體培養(yǎng)基中，轉(zhuǎn)接入的固體培養(yǎng)基加水量為質(zhì)量比I : I. 5 4,室溫下靜置培養(yǎng)5 15d。
6.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步驟I)所述的生物改性是按照體積質(zhì)量比I : 5 20或質(zhì)量比I : 2 14的比例將擔(dān)子菌接種到發(fā)酵物中，攪拌均勻，靜止室溫培養(yǎng)10 40d;所述的發(fā)酵物為木質(zhì)纖維素原料和水，其質(zhì)量比為I : I 4。
7.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步驟2)所述熱壓エ藝分為兩個階段，擠水段3-7min，壓カ為0. 5_2MPa ;塑化段為3_7min，壓カ為5_8MPa ;整個過程熱壓溫度150-200°C恒溫，壓制后的纖維板為低密度纖維板。
8.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于所述熱壓エ藝分為兩個階段，擠水段2-7min，壓カ為0. 5_2MPa ;塑化段為5_20min，壓カ為12_25MPa ;整個過程熱壓溫度150-200°C恒溫，壓制后的纖維板為中密度纖維板。
9.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于所述熱壓エ藝不經(jīng)過烘干步驟，直接進(jìn)行濕法熱壓制成纖維板，壓制得到的產(chǎn)品為中密度板材或低密度板材。
10.如權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于整個生產(chǎn)過程中不添加額外化學(xué)膠黏劑和漆酶。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)纖維板的方法。本發(fā)明方法利用木質(zhì)纖維素原料，通過特色擔(dān)子菌的生物改性作用對木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行降解與轉(zhuǎn)化，使改性后的木質(zhì)纖維素具有較強(qiáng)膠黏作用的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)物質(zhì)，再通過熱壓工藝對改性后的木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行各類密度纖維板的壓制，實(shí)現(xiàn)了無化學(xué)膠黏劑密度纖維板的制備，為新材料制備、環(huán)境保護(hù)及低碳經(jīng)濟(jì)提供了有效解決途徑。本發(fā)明方法不添加化學(xué)膠黏劑，無需單純依賴于添加昂貴漆酶的擔(dān)子菌生物改性--熱壓結(jié)合工藝制備纖維板，本方法有效解決了當(dāng)前纖維板因采用化學(xué)膠黏劑釋放甲醛導(dǎo)致環(huán)境污染，或直接添加漆酶處理木質(zhì)纖維素原料導(dǎo)致的高成本等問題。
文檔編號D21C5/00GK102650108SQ20121011752
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者張曉昱, 張鑫, 李茂釩, 鄔建國 申請人:華中科技大學(xué)