一种竹材本体自胶合重组材及其制造方法

本发明涉及重组竹制造，尤其涉及一种竹材本体自胶合重组材及其制造方法。背景技术：1、在“以竹代木”的发展理念驱动下，为了克服竹材薄壁中空、尖削度大的缺陷，通常先将竹材加工成片、束、丝或粉状基本单元，再经重组热压制造成各种尺寸规格可控、结构可设计的竹质重组材，现已在装饰装修、建筑结构及交通运输等领域被广泛推广和应用。2、然而，由于竹材外层(竹青)和内层(竹黄)表面润湿性能差，为了提高产品的胶合效果，高性能竹质重组材的加工制造多以竹壁中间层(竹肉)为原料，故竹材在加工成各种基本单元之前通常要进行去青去黄处理，使得原料备料工序产生大量竹材加工剩余物，这在严重降低竹材资源利用率的同时，还增加了企业废料处理工序，进而直接导致企业生产成本的增加。根据统计，在现有重组竹制造过程中，竹材的利用率不足60％，而在竹质集成材制造中竹材的利用率更是不足40％，大量的材料被浪费或直接被作为燃料使用。另一方面，现有高性能竹质重组材多以醛类树脂为胶黏介质重组制造而成，产品在使用过程中极易释放游离醛、游离酚类等有机挥发性物质，从而造成室内环境的污染，给消费者人身安全带来巨大的安全隐患，导致其一直在室内领域的应用受限。虽然现有无胶重组技术能够有效解决有毒有害挥发性物质释放的问题，但竹质重组材的高性能制造却始终无法实现(内结合强度小、耐候性能弱及尺寸稳定性差等)，使得该技术一直未被大规模推广应用，最终导致高性能竹质重组材的绿色环保制造技术发展停滞不前。上述问题的存在严重制约了产品应用领域的进一步拓展及其市场竞争力。因此，在确保竹材资源高效率利用的基础上，如何生产出绿色环保、强度高且具有强效耐候性能的竹质重组材，满足室内、车内及高湿环境下的高强度承压部件的加工制造，对于提高竹材产品附加值具有现实意义。3、目前，现有技术中存在一种竹粉无胶密实材的制备方法，将竹片水热处理后粉碎成竹粉，将竹粉预热后再铺装后模压成型，得到竹粉无胶密实材，该技术方案中通过水热处理降低粉末的物理力学性能减少了模压反弹，提高材料的密实化程度，在一定程度上实现了不使用胶黏剂就得到了绿色环保的密实材，但是，申请人发现，在此种技术方案中，其模压压力在50mpa以下，通过水热处理仅起到软化粉末而减小产品回弹变形的作用，对后期自胶合过程的所需的键合自由基未有引发功效，最终产品的静曲强度低于30mpa，产品的24h常温吸水厚度膨胀率高于15％，这在一定程度上限制了产品的使用范围。技术实现思路1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无需任何胶黏剂添加剂，仅通过一次模压成形便可具有强度高、耐水性好及无醛、无酚释放的一种竹材本体自胶合重组材及其制造方法。2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种竹材本体自胶合重组材的制造方法，包括以下步骤：3、s1，将竹粉原料在110℃～125℃下温度下进行高温蒸汽灭菌处理，干燥平衡至含水率为30％～60％后再进行生物法预处理5天～10天，得预处理后的竹粉单元，所述生物法预处理为白腐真菌预处理；4、s2，将预处理后的竹粉单元干燥至含水率为6％～20％，得备料竹粉单元；5、s3，将备料竹粉单元铺装至模具内进行预压处理，得竹粉单元模压坯料；6、s4，将竹粉单元模压坯料在温度为130～200℃、压力为50～100mpa的条件下进行模压成形处理，冷却后脱模得到竹材本体自胶合重组材。7、作为对上述技术方案的进一步改进：8、所述步骤s1中，所述白腐真菌预处理包括以下步骤：将白腐真菌培养液喷洒至竹粉表面，再按5％～20％的接菌量在竹粉表面喷洒白腐真菌液进行接菌处理，将接菌处理后的竹粉在温度为18℃～40℃、湿度为50％～90％的恒温恒湿环境下处理5天～10天，得到预处理后的竹粉单元。9、所述白腐真菌液的原料包括白腐真菌与水，所述白腐真菌与水的质量比为1∶10～100。10、所述白腐真菌为黄孢原毛平革菌、紫衫木齿菌及彩绒革盖菌中的一种或多种。11、所述步骤s1中，所述竹粉原料的粒径范围为20目～80目。12、所述步骤s1中，所述竹粉原料包括以下制备步骤：将竹材原料制成粉末，干燥至气干状态后经研磨、筛分后得到竹粉原料。13、所述步骤s1中，所述竹材原料为竹青、竹黄、竹肉或竹材加工剩余物中的一种或多种。14、所述步骤s3中，所述预压处理的加载速度为2～8mm/min，预负荷为5～10kn，保持时间为10～30s。15、所述步骤s4中，所述脱模后还包括养护及机加工处理。16、所述竹材加工剩余物为去青去黄处理后的剩余物，主要成分为竹青和竹黄。17、所述竹材加工剩余物制成竹粉之前还包括异物探测和去除步骤，优选地进行金属及其他异物的探测处理，以确保后续加工制造工序顺利实施。18、所述干燥是采用单通道回转式滚筒干燥机，干燥介质为过热蒸汽，干燥温度为100～110℃，转速为30～50r/min，干燥时间为3～10min。19、所述气干状态指的是含水率为8％～18％。20、所述研磨是对气干状态下的竹粉进行细磨处理，以确保同批次竹粉粒径分布的均一稳定。所述筛分是采用电动或手动筛分仪将细磨后的竹粉进行优选粒径的筛分。21、所述步骤s1中，所述白腐真菌培养液为用于培养白腐真菌的培养液，按质量比计，原料包括：马铃薯葡萄糖培养基∶琼脂∶蒸馏水＝1∶1∶50。22、所述白腐真菌培养液包括以下制备步骤：将马铃薯葡萄糖培养基、琼脂及蒸馏水搅拌，再经高温灭菌处理，得白腐真菌培养液。23、所述白腐真菌培养液原料中包括或者不包括补充诱导物。24、所述补充诱导物为mn2+、糖类物质和氨基酸芳香族化合物中的一种或多种。25、所述模压成形为单轴双向一次模压成形。26、所述步骤s3中，所述模具为包括型腔、上模冲、下模冲，所述型腔位于上模冲、下模冲之间。27、模具为封闭式模具，优选地为合金钢锻材cr12制造而成的刚性金属模具，所述型腔的淬火/回火热处理硬度为hrc60～70，型腔内壁粗糙度为ra0.4；所述上、下模冲的淬火/回火热处理硬度为hrc55～60，表面粗糙度亦为ra0.4。28、所述型腔与上模冲、下模冲之间工作面配合间隙为0.05～0.08m，以确保模压成形过程所产生的挥发物能够有逸出通道。29、所述步骤s3中，所述模具在竹粉单元装填投料前应进行润滑处理，所述润滑处理为采用细软毛刷在型腔内壁、上模冲和下模冲的工作面涂覆具有润滑功效的物质。30、所述具有润滑功效的物质为液体石蜡或硬脂酸锌。31、所述步骤s4中，所述冷却为随模冷却；所述随模冷却为采用人为或自然冷却的方式将板坯随模冷却至60℃以下。所述冷却和脱模之间还包括卸压。32、作为一个总的发明构思，本发明还提供一种竹材本体自胶合重组材，由前述制备方法制备得到，所述竹材本体胶合重组材的成形强度介于45mpa～70mpa，24h常温吸水厚度膨胀率小于4％，24h63℃热水吸水厚度膨胀率小于19％。33、与现有技术相比，本发明的优点在于：34、(1)本发明的竹材本体自胶合重组材制造方法，是基于竹粉单元本体物质化学和结构特性，在成形过程中不添加任何物质的条件下，经生物酶预处理后的竹粉单元在温度、压力和水分的协效耦合作用下产生化学键合、木素热塑融合、本体物质化学转化及物理结构嵌焊融合的多重耦合作用，从而实现的竹材本体单元高性能自胶合重组成形制造，突破了现有竹质复合材料无法兼具绿色环保和高性能制造的技术瓶颈。制备得到的竹质重组材既有力学强度大、耐水耐候性能强且尺寸稳定性好等特点，还具有绿色环保、无污染的优势，能够在满足室内外高强度承载用途所需的同时，还有效解决了竹质人造板加工所面临的产品有毒有害物质释放超标问题。35、(2)本发明竹材本体自胶合重组材制造方法所采用的白腐真菌预处理，预处理时间在5-10天，保证竹粉单元的高聚糖仅部分发生降解(可选择性地解聚竹材半纤维素和少部分木质素)，一方面能有效促进半纤维降解成小分子物质，并形成一定的微纳孔隙结构(白腐菌丝的生长和延伸破坏了细胞纹孔结构，促进了竹纤维多级孔隙结构的形成)，使小分子物质在“湿-热-力”作用下发生重新聚合(所生成的高活性小分子自由基于竹材本体物质重新发生化合缩聚反应，而实现本体物质缩聚交联)，又增加了竹材细胞壁的微纳孔隙度，能有效提高竹粉单元的比表面积，进而促进基本单元之间的物理融合优化了后续本体自胶合成形过程中多尺度物理结构嵌焊融合所需的基础条件，能够显著提高结合强度；另一方面，又可以保证木素不发生降解，保持了其在后期热压过程中的热塑熔融作用，进而有效促进竹粉单元的致密化成形。生物法预处理对竹材本体自胶合成形有显著增强和耦合作用。36、(3)本发明竹材本体自胶合重组材制造方法与现有高性能竹质重组竹制造技术相比，因本发明在成形过程中不涉及任何物质的添加，竹材在实现高性能本体自胶合成形制造的同时，从源头上避免了醛类、游离酚等有机挥发性物质的产生，解决了竹质重组材因有毒有害物质释放而存在的人居环境安全风险，拓展了竹质重组材在室内、车内的应用领域。37、(4)本发明竹材本体自胶合重组材制造方法，竹材原料可采用竹青、竹黄、竹肉中的一种或多种，当以竹材加工剩余物(竹青、竹黄)为原料时，在达到竹质重组材高强度制造目标的同时，还实现了竹材资源的全生物量利用(达100％)，突破了竹材资源利用率难以提升的技术瓶颈。38、(5)本发明的竹材本体自胶合重组材，力学强度大、耐水耐候性能强且尺寸稳定性好，绿色环保、高性能，产品成形强度介于45mpa～70mpa，24h常温吸水厚度膨胀率小于4％，24h63℃热水吸水厚度膨胀率小于19％，完全能够达到现行国家标准规定的高湿状态使用的承重纤维板性能要求(力学强度是普通承重型人造板的2～5倍，尺寸稳定性仅为1/10～1/40)，且具零醛零酚释放的特点。与传统竹粉无胶胶合产品相比，本发明产品的力学和耐水性指标远远超越传统竹粉无胶胶合产品，突破了传统无胶成形技术无法实现产品高性能制造的技术瓶颈。