CN106142250B - 一种利用电子束辐照改性木材的装置及改性方法 - Google Patents

Abstract

提供一种利用电子束辐照改性木材的装置及改性方法，所述装置包括前处理装置、辐照厅和后处理装置，前处理装置具有真空加压浸渍罐，浸渍罐能进行抽真空和加压操作，使有机溶剂浸入木材中；辐照厅具有传输装置及位于传输装置上方的电子加速器，辐照厅还具有防护罩，防护罩设在传输装置上并与传输装置密封连接；防护罩的木材进入口设有气体送入装置，木材输出口具有气体回收装置；传输装置的传输回路均采用直角拐弯，直角拐弯处均设有横向移载装置，传输装置的输入及输出轨道与传输回路连接处分别采用弧形传输装置。本装置及方法能有效控制、回收有机溶剂蒸气，省空间，适于家具、汽车、建筑等领域使用的多种形状板材的改性处理。

Description

一种利用电子束辐照改性木材的装置及改性方法

技术领域

本发明涉及塑合木制备领域，特别是一种利用电子束辐照改性木材的装置及方法。

背景技术

塑合木是在原木板材的基础上，向干燥好的木材中注入不饱和的烯烃类或者其他改性剂，利用射线或自由基引发反应，使其在木材内聚合固化，充填于木材间隙中，制成的木塑复合材。20世纪60年代初塑合木问世，我国在1965年开始对塑合木进行研究。塑合木的热引发聚合和辐射引发聚合都得到了一定的发展，国内外也已经将塑合木应用到汽车、体育器材、建筑、家具等行业，且塑合木的应用也一直在增长。

利用伽马射线或电子加速器进行木材辐照改性，可以在常温下进行反应，反应快速、均一，有利于控制反应进程，在中国发明专利说明书CN201410023646中公开了一种利用电子加速器辐照及加压技术进行木材改性的方法，这种方法使用了电子加速器辐照改性技术对浸渍有机溶剂的速生木材进行改性，但该发明的木材改性的辐照过程存在改性剂浸渍后的速生木材会有有机溶剂挥发，易造成环境污染和安全隐患的问题。此外，现有辐照加工线上一般采用椭圆形的输送回路，需要的空间较大，不适用于长板材的传输。

发明内容

本发明提供一种利用电子束辐照改性木材的装置及改性方法，所述装置及方法不受环境温度影响，可在常温下进行反应，不存在使用放射性同位素源导致的废料问题，能控制和回收辐照过程中挥发的有机溶剂蒸气，避免加工过程中浸渍后的速生木材挥发的有机溶剂污染周围环境的情况，可有效利用空间，占地面积小，节约能耗和加工时间，能均匀有效地控制反应的进行，适于长木材的辐照处理，更适用于多种形状的木材。

根据本发明的一方面，本发明提供一种利用电子束辐照改性木材的装置，其包括前处理装置、辐照厅和后处理装置，前处理装置具有依次设置的木材切割装置、打磨装置、烘干房、真空加压浸渍罐，浸渍罐能进行抽真空和加压操作，并使浸渍液浸入预处理木材中，浸渍液可为有机溶剂；所述辐照厅具有传输装置及位于传输装置上方的电子加速器，辐照厅还具防护罩，防护罩罩设在传输装置上并与传输装置密封连接，防护罩具有木材进入口和木材输出口，木材进入口设有气体送入装置，木材输出口设有气体回收装置。

优选地，所述传输装置具有输入轨道、输出轨道及传输回路，传输回路均采用直角拐弯，直角拐弯处均设有横向移载装置，输入轨道及输出轨道分别与传输回路的连接处均采用弧形传输装置。

优选地，所述输入轨道、传输回路、输出轨道均包括对应连接的传输带和滚轮轨道，弧形传输装置处的滚轮轨道下方设有控制开关，传输回路直角拐弯处的滚轮轨道下方设有物品压力感应器和控制器。

优选地，所述传输带上设有托盘，电子加速器上设有计数感应装置，托盘上设有与计数感应装置相对应的计数值显示装置。

优选地，所述辐照厅内设有屏蔽墙体，屏蔽墙体围绕电子加速器且被传输回路穿过，屏蔽墙体外表面安装指示灯、屏蔽感应器和警报器。

优选地，所述电子加速器设有辐照剂量率调节装置、辐照剂量设定装置、辐照能量调节装置、辐照窗口宽度调节装置，所述气体送入装置设有辐照保护气氛选择装置。

优选地，所述辐照能量控制在10MeV以下，辐照宽度控制在1000mm以下。

本发明所提供的改性装置具有以下有益效果：

本发明通过将辐照厅内的防护罩罩设在传输装置上，并与传输装置密封连接，防护罩具有木材进入口和木材输出口，木材进入口设有气体送入装置，木材输出口设有气体回收装置，能有效控制辐照过程中有机溶剂蒸气的扩散并对有机溶剂蒸气进行回收；

传输回路直角拐弯处均设有横向移载装置，利于长木材的传输，节省空间，适于多种形状的木材；

输入轨道及输出轨道分别与传输回路的连接处均采用弧形传输装置，便于木材进出传输回路；

通过电子加速器上的计数感应装置及托盘上的计数值显示装置，计算木材所受到的辐照剂量和循环圈数并显示；

通过屏蔽墙体外表面安装的指示灯指示电子加速器的工作状态，并通过设置屏蔽感应器和警报器，在电子加速器工作状态下，若有人距离屏蔽墙小于等于一米时，报警器会以警示音提醒，提高了装置的安全性能。

通过辐照剂量率调节装置、辐照剂量设定装置、辐照能量调节装置、辐照窗口宽度调节装置、辐照保护气氛选择装置，可以根据木材情况进行辐照剂量率、辐照能量、辐照剂量、辐照窗口宽度的设定或调节，根据浸渍夜配方选择辐照保护气氛。

根据本发明的另一方面，提供一种利用上述电子束辐照改性木材的装置进行电子束辐照改性木材的方法，包括以下步骤：先对速生木材进行前处理，将木材依次进行切割、打磨、干燥，接着放入浸渍罐中，抽真空，快速注入浸渍液，进行加压浸渍，使木材吸收浸渍液；然后将前处理后的木材送入辐照厅，木材在传输装置上运行，位于传输装置上方的电子加速器对木材进行辐照，在传输装置上罩设有防护罩，防护罩与传输装置密封连接，木材挥发出的浸渍液蒸气在防护罩内被惰性气体或空气吹送至气体回收装置；辐照处理后的木材被传输运出辐照厅，最后对木材进行打磨、刷漆后处理。

优选地，所述传输装置具有输入轨道、输出轨道及传输回路，传输回路均采用直角拐弯，直角拐弯处均采用横向移载装置实现木材的移载，木材在输入和输出传输回路时采用弧形传输装置传输。

优选地，所述输入轨道、传输回路及输出轨道均包括对应连接的传输带和滚轮轨道，弧形传输装置处的滚轮轨道下方设有控制开关，木材需要输入或输出传输回路时，控制开关启动相应弧形传输装置；木材均在传输回路中运转时，控制开关使弧形传输装置停止工作；传输回路直角拐弯处的滚轮轨道下方设有物品感应器和控制器，当木材需横向移载时，物品感应器发出感应信号，控制器被连通，控制横向移载装置对木材进行横向移载。

优选地，所述传输带上设有托盘，电子加速器上设有计数感应装置，托盘上设有与计数感应装置相对应的计数值显示装置，托盘上的木材被辐照时，计数感应装置计算木材所受到的辐照剂量及循环圈数，计数值显示装置显示对应的计数值，如果辐照剂量达到设定值时，则托盘上的木材被输送至输出轨道，否则木材继续在传输回路中循环辐照，直至辐照剂量达到设定值。

优选地，所述辐照厅内设有屏蔽墙体，屏蔽墙体围绕电子加速器且被传输回路穿过，屏蔽墙体外表面安装指示灯、屏蔽感应器和警报器，指示灯指示电子加速器工作状态，在电子加速器工作状态下，若有人距离屏蔽墙小于等于一米时，屏蔽感应器连通警报器，警报器发出警报信号。

优选地，所述电子加速器根据待辐照木材情况调节辐照剂量率、辐照能量和辐照宽度，以及设定辐照剂量，所述防护罩的气体送入装置上设有保护气氛选择装置，保护气氛选择装置根据浸渍配方选择辐照保护气氛，辐照保护气氛采用惰性气体或空气。

优选地，所述辐照能量控制在10MeV以下，辐照宽度在1000mm以下。

本发明所提供的改性方法的有益效果：

本方法通过在辐照厅内设有防护罩，防护罩罩设在传输装置上并与传输装置密封连接，并且通过气体送入装置和气体回收装置，使有机溶剂蒸气能被惰性气体或空气吹送至气体回收装置，且被吹送的有机溶剂蒸气被限制在防护罩内，可有效控制辐照过程中有机溶剂蒸气的扩散并对有机溶剂蒸气进行回收，从而避免排入大气污染环境。

直角拐弯处采用横向移载装置，有利于长木材的传输，节省空间，适于多种形状的木材，木材在输入和输出传输回路时采用弧形传输装置传输，便于木材进出传输回路；

通过计数感应装置及计数值显示装置，实现循环圈数和辐照剂量的计算及显示；通过屏蔽墙体外表面安装的指示灯指示电子加速器的工作状态，并通过屏蔽感应器和警报器，在有人距离屏蔽墙体小于等于一米时，警报器报警，从而提高安全性能。

本方法还可以根据木材情况进行辐照剂量率、辐照能量、辐照窗口宽度的调节及辐照剂量设定，还能根据浸渍液配方进行辐照保护气氛的选择。

附图说明

图1是本发明利用电子束辐照改性木材的装置结构示意图；

图2是电子加速器局部放大示意图。

具体实施方式

参照附图详细描述本发明的实例性实施例，使本发明的特征及优点更明确。

图1是本发明利用电子束辐照改性木材的装置结构示意图，本利用电子束辐照改性木材的装置可为中型试验装置。

图1中，利用电子束辐照改性木材的装置，其包括前处理装置、辐照厅和后处理装置，前处理装置对速生木材进行前处理，前处理装置具有依次设置的切割装置、打磨装置、烘干房、真空加压浸渍罐，浸渍罐可被抽真空以及加压操作，浸渍罐中可注入有机溶剂并。

辐照厅具有位于上方的电子加速器14及下方的传输装置，辐照厅还具防护罩，防护罩罩设在传输装置上并与传输装置密封连接，防护罩具有木材进入口和木材输出口，木材进入口设有气体送入装置15，木材输出口设有气体回收装置16，木材挥发的有机溶剂蒸气被限制在防护罩内，从而有效减少实际挥发蒸气的外泄，还便于对有机溶剂的蒸气集中抽出或回收，从而避免排入大气污染环境，并且在气体送入装置上设有保护气氛选择装置，可向防护罩内通入氮气等惰性气体，使浸渍后的木材可以在隔绝空气的情况下进行辐照改性，以满足苛刻反应条件下的实验。

传输装置为电气自动控制装置，可对木材的行进速度控制，传输装置具有输入轨道、输出轨道及传输回路，输入轨道、传输回路、输出轨道均包括对应连接的的传输带1、11、3、5、7、9和滚轮轨道，传输回路包括纵、横向传输带3、5、7、9，传输回路均采用直角拐弯，直角拐弯处均设有横向移载装置4、6、8、12，输入轨道及输出轨道与传输回路的连接处均分别采用弧形传输装置2、10。弧形传输装置处的滚轮轨道下方设有控制开关，传输回路直角拐弯处的滚轮轨道下方设有物品感应器和控制器。传输带上设置托盘，木材放置在托盘上，所有传输带均可采用长短、宽度及滚轮直径可调的不锈钢传输带，以适应不同木材的长短、重量等。上述传输装置还可为机械牵引装置，托盘可为金属托盘，托盘大小可根据木材情况调节。

电子加速器固定不动，辐照厅内设有屏蔽墙体13，屏蔽墙体围绕电子加速器且被传输回路穿过，屏蔽墙体外表面安装指示灯、屏蔽感应器和警报器，屏蔽墙体可为回转形结构，有效防止辐射的泄漏。指示灯指示电子加速器工作状态，电子加速器处于工作状态，若有人距离屏蔽墙小于等于一米时，屏蔽感应器连通警报器，发出警报，设备停止运行，以保障设备运行时的安全。

电子加速器设有辐照剂量率调节装置、辐照剂量设定装置、辐照能量调节装置、辐照窗口宽度调节装置，电子加速器上还设有计数感应装置，托盘上设有与计数感应装置相对应的计数值显示装置。根据待辐照木材的厚度、有机溶剂的种类设定电子加速器的辐照剂量率和辐照窗口宽度，通过计数感应装置记录出辐照剂量，优选辐照能量控制在10MeV以下，辐照窗口宽度控制在1000mm以下。

根据不同浸渍液配方选择辐照保护气氛，例如，通入惰性气体或者空气。

参照图1，本发明的木材可选用速生白杨，对木材进行前处理，先将原木去皮、锯裁，制成长度为0～2000mm，宽度为0～1000mm，厚度为0～50mm的木材，对木材表面进行打磨除掉残渣，在烘干房内干燥处理，然后将木材放在真空加压浸渍罐中，抽真空，注入浸渍液，进行加压浸渍，通过控制浸渍压力和浸渍时间调节单体的浸渍量。其中浸渍液可以为有机溶剂，有机物含有可自由基引发聚合的双键，多为乙烯基类或酯类单体，如甲基丙烯酸酯类，苯乙烯等，同时可加入交联剂、染色剂、阻燃剂等化合物。

将前处理后的木材平铺在托盘中，放在传输装置上，托盘通过传输带1前进，弧形连接处的滚轮轨道下方的控制开关启动弧形传输装置2，托盘通过弧形传输装置2弧形传输进入传输回路东西方向的传输带3，此时，控制开关控制弧形传输装置停止。托盘在传输回路中向西前进，到达直角拐弯处时，物品感应器发出感应信号，控制器被连通，控制横向移载装置4对托盘进行横向移载，将托盘传输到南北向的传输带5，传输带5上方设有电子加速器，电子加速器的束下扫描窗设有电子束或X射线从窗口射出，托盘上的木材匀速经过束下扫描窗下方时进行辐照聚合反应，木材被辐照时，电子加速器上的计数感应装置计算辐照剂量，折算成循环圈数，托盘上的计数值显示装置显示对应的辐照剂量数值及循环圈数值，从而很好地进行辐照剂量控制。在辐照时，可根据不同浸渍配方，选择在氮气保护下或者空气中进行辐照；根据木材的厚度和质地，选择是单面辐照还是双面辐照。木材被辐照后继续移动到横向移载装置6处，进入东西向传输带7，路过横向移载装置8，进入南北向传输带9，如果辐照剂量达到设定值，则启动弧形传输装置10、传输带11，将木材输出；如果辐照剂量未达到设定值，则继续前进至横向移载装置12，进入传输带3，进入下一个循环，继续辐照，循环多次，直至达到设定的辐照剂量，辐照结束后输出。

传输带1的宽度可设为0～1000mm，传输带3及传输带7的宽度可设为0～2000mm，传输带11宽度可设为0～2000mm。传输回路上可以放置多个托盘，连续进行。在木材输出后，对反应完全的塑合木进行表面打磨抛光、刷漆等后处理。

图2为电子加速器局部放大示意图，1为电子加速器剖面图，2为电子加速器下方的辐照窗口。

Claims (12)

1.一种利用电子束辐照改性木材的装置，其包括前处理装置、辐照厅和后处理装置，前处理装置具有依次设置的木材切割装置、打磨装置、烘干房、真空加压浸渍罐；辐照厅具有传输装置及位于传输装置上方的电子加速器，其特征在于：辐照厅还具有防护罩，防护罩罩设在传输装置上并与传输装置密封连接，防护罩具有木材进入口和木材输出口，木材进入口设有气体送入装置，木材输出口设有气体回收装置；所述传输装置具有输入轨道、输出轨道及传输回路，所述输入轨道、传输回路、输出轨道均包括对应连接的传输带，所述传输带上设有托盘，电子加速器上设有计数感应装置，托盘上设有与计数感应装置相对应的计数值显示装置。

2.根据权利要求1所述的利用电子束辐照改性木材的装置，其特征在于：所述传输回路均采用直角拐弯，直角拐弯处均设有横向移载装置，输入轨道及输出轨道与传输回路的连接处均分别采用弧形传输装置。

3.根据权利要求1所述的利用电子束辐照改性木材的装置，其特征在于：所述输入轨道、传输回路、输出轨道均包括对应连接的滚轮轨道，弧形传输装置处的滚轮轨道下方设有控制开关，传输回路直角拐弯处的滚轮轨道下方设有物品压力感应器和控制器。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的利用电子束辐照改性木材的装置，其特征在于：所述辐照厅内设有屏蔽墙体，屏蔽墙体围绕电子加速器且被传输回路穿过，屏蔽墙体外表面安装指示灯、屏蔽感应器和警报器。

5.根据权利要求1所述的利用电子束辐照改性木材的装置，其特征在于：所述电子加速器设有辐照剂量率调节装置、辐照剂量设定装置、辐照能量调节装置、辐照窗口宽度调节装置，所述气体送入装置设有辐照保护气氛选择装置。

6.根据权利要求5所述的利用电子束辐照改性木材的装置，其特征在于：所述辐照能量控制在10MeV以下，辐照宽度控制在1000mm以下。

7.一种利用权利要求1～6中任意一项所述的装置进行电子束辐照改性木材的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：先对速生木材进行前处理，将木材依次进行切割、打磨、于燥，接着放入真空加压浸渍罐中，抽真空，快速注入浸渍液，进行加压浸渍，使木材吸收浸渍液；然后将前处理后的木材送入辐照厅，木材在传输装置上运行，位于传输装置上方的电子加速器对木材进行辐照，木材被辐照时，计数感应装置计算木材所受到的辐照剂量及循环圈数，计数值显示装置显示对应的计数值，如果辐照剂量达到设定值时，则托盘上的木材被输送至输出轨道，否则木材继续在传输回路中循环辐照，直至辐照剂量达到设定值；在传输装置上罩设有防护罩，防护罩与传输装置密封连接，木材挥发出的浸渍液蒸气在防护罩内被惰性气体或空气吹送至气体回收装置；辐照处理后的木材被传输运出辐照厅，最后对木材进行打磨、刷漆后处理。

8.根据权利要求7所述的电子束辐照改性木材的方法，其特征在于：所述传输装置具有输入轨道、输出轨道及传输回路，传输回路均采用直角拐弯，在直角拐弯处均采用横向移载装置实现木材的移载，木材在输入和输出传输回路时通过弧形传输装置传输。

9.根据权利要求8所述的电子束辐照改性木材的方法，其特征在于：所述输入轨道、传输回路及输出轨道均包括对应连接的滚轮轨道，弧形传输装置处的滚轮轨道下方设有控制开关，木材需要输入或输出传输回路时，控制开关启动相应弧形传输装置；木材均在传输回路中运转时，控制开关使弧形传输装置停止工作；传输回路直角拐弯处的滚轮轨道下方设有物品感应器和控制器，当木材需横向移载时，物品感应器发出感应信号，控制器被连通，控制横向移载装置对木材进行横向移载。

10.根据权利要求8、9中任意一项所述的电子束辐照改性木材的方法，其特征在于：所述辐照厅内设有屏蔽墙体，屏蔽墙体围绕电子加速器且被传输回路穿过，屏蔽墙体外表面安装有指示灯、屏蔽感应器和警报器；指示灯指示电子加速器的工作状态，在电子加速器工作状态下，若有人距离屏蔽墙小于等于一米时，屏蔽感应器连通警报器，警报器发出警报信号。

11.根据权利要求7所述的电子束辐照改性木材的方法，其特征在于：所述电子加速器根据待辐照木材情况调节辐照剂量率、辐照能量和辐照窗口宽度，以及设定辐照剂量，所述防护罩的气体送入装置上设有保护气氛选择装置，保护气氛选择装置根据浸渍配方选择辐照保护气氛。

12.根据权利要求11所述的电子束辐照改性木材的方法，其特征在于：所述辐照能量控制在10MeV以下，辐照宽度在1000mm以下。