用辐照加速器生产改性阻燃木材

用辐照加速器生产改性阻燃木材刘树德北京伽玛高新技术有限公司工程部2006-11-17目录一．

生产改性阻燃木材和前景1．

前言2．

性能与应用3．

市场需求二．

辐射改性阻燃木材1．

阻燃木材情况2．

木塑阻燃复合木材三．

采用辐照加速器生产木塑阻燃复合材料1．

生产条件2．

加速器主要参数3．

生产能力的简单估算四．

经济效益的初步评估1．

设想的总投资2．

设想的投资初步分析3．

可能的净收入4．

可能的投资回收期5．

可能的盈亏分析五．

环境与安全一.生产改性阻燃木材和前景1.前言用辐射方法把木材和辐射聚合的塑料结合起来产生的新材料称为木塑复合材料（WPC），也称木材丙烯酸复合材料。它是二十世纪六十年代为改善劣质木材的性能，减少高档木材的使用量，延缓和改善天然森林资源消失速度，提高人民生活品质而发展起来的一种新型材料。它既能扩大天然产品的应用范围，又能延长使用寿命。这样的新材料也是符合国家环保要求的材料。1964年曾被美联社列为十大科技成就之一。美国早在1976年用辐照方法生产的木塑复合材料就已超过2300万吨。也有许多发展中国家都在生产这种产品。用辐射方法生产的这种木材可以使普通木材（如桦木、枫木等）的密度、硬度、耐磨性、力学强度等性能大幅度提高，使其达到或超过天然珍惜木材（如红木）的水平。同时，克服了天然木材易变形、腐烂、虫蛀等缺点。如果用这种材料做地板，会保持天然木材原有质感和纹理，能免刨免漆安装方便；具有不变形、强度高、易清洁、耐磨损、使用寿命长等优点。这种材料非常适合人群密集场合使用，如客厅、歌厅、舞厅、会议室、剧场、商场和运动场等。随着国民经济建设的发展，人民生活水平的普遍提高，建筑的住宅、写字楼、商场、宾馆、饭店大量增加，家具需求也在大量增加以及出现的普遍装修热潮，所有这些都对木材的材质、数量都有大量需求。然而我国林业资源贫乏，其中高档木材不多，多数是低档木材、轻质木材或速生材，这类木材难以适应目前市场的需要，因此大力发展木塑复合材料是非常必要的。随着国民经济快速发展，特别要考虑到特大恶性火灾事故明显增多，尤其是宾馆、饭店、商场、剧院、歌舞厅等大型公共场所，经常有特大火灾事故发生。据1993-1995年的统计全国发生建筑物火灾8万多起，占全国火灾总数的75%以上，直接财产损失30多个亿，损失惨重。2005年全国共发生火灾235941起，死亡人数2496人，受伤2506人，财产损失13.6亿；2006年1-7月全国共发生火灾14.5万起，死亡人数963人，受伤883人，直接财产损失46359.4万元；据消防部门分析，建筑物火灾的直接起因各不相同，但火势迅速扩大，人员大量伤亡的主要原因是着火建筑物内部装修使用了大量可燃和易燃材料。在这种情况下为了减少火灾和火灾损失也要开展阻燃材料的开发。这项工作有着重大的意义。利用辐射技术改变木材性质，形成新型复合材料并与阻燃剂相结合已经成为重要研究和开发乃至生产方向。若能使辐射改性木材具备阻燃性能，生产出木塑阻燃复合材料，其目前和潜在的应用远景和市场容量非常之大，并有着可观的经济效益空间。如能利用辐照加速器开展木塑阻燃复合材料的生产，其产量可成倍的增加，应是不错的选择。2.性能与应用(1)性能人们非常喜欢天然木材的自然美，但木材尤其低档木材有许多缺点，如易变形、易腐烂、易燃、易虫蛀、强度低等。但木塑阻燃复合材料具有木材和塑料双方材料的优点，加上阻燃性能。不但保有天然木材的外观、质感等，同时还有以下的优点：1)提高了力学性质表1木塑复合材料性能性能改善情况增加倍数硬度提高5-10倍耐磨性能提高2-9倍抗压强度提高1.2-3抗张强度提高1.2-2.5静态屈服强度提高1.2-2.5冲击强度提高1.1~2例如用桦木生产出来的木塑复合材料：硬度提高400%耐磨性提高150%抗冲击韧性强度提高110%密度由0.7克/厘米3增加到1.08克/厘米3以上。2)降低了吸收率，不易变形。如果桦木生产出来的木塑复合材料：不含水率降低500%平均含水率2%吸收率降低780%3)增加了耐磨抗腐蚀性、增加了防酸、防碱和防油功能。4)有良好的耐气候性。5)改善了表面性状，表面光滑、平整、漂亮。6)具有耐热和阻燃性能。由于具有以上的优越性能，所以可以广泛的应用在各个方面。(2)应用具有广泛的应用如：1)做板材由于它坚硬耐磨、光滑、耐污染、防水性好、空间尺寸稳定。可以用它作地板、门窗、护板、踢脚板。如作地板适用于人群来往密度较高的场合，如舞厅、运动房、健身房、展厅、百货公司、学生教室及计算机房等场所。2)做家具及各种木制品由于它光滑、美观、质地坚硬、保持原木材纹理，把这种材料做高档家具和木制品。3)特种用途实验室中的实验台、药品架、化学工厂的垫板、楼梯扶手、围护栏、织布机上的梭子、线轴、船舶的舱面、盖板、枪托、弓臂、刀柄、镜框、钟架、及各种雕刻工艺品、运动器材（如高尔夫球杆）等。4)户外建筑用材料由于抗水性好、耐候性好、耐磨、抗蛀，坚固而不易损坏。做户外的桌椅、桩、亭、栅棚等。其应用很广。3.市场需求木塑阻燃复合材料用途很多，这种材料可以充分发挥木材使用的空间，仅以作为地板为例，其用量和市场均非常之大。根据相关部门的报导，据估计北京每年以1000万平方米的速度建造各种住房、宾馆、饭店、娱乐场所。特别2008年的奥运会，更加带动这方面的发展。如按技术生命期10年计算预计有100000平方米，再考虑普遍装修的要求估计有80%需要装修，所以这一市场是很大的。市场的容量可能达到80000-100000M2/年。由于木塑阻燃复合材料的性能优势，如果加上有利的宣传和推销，占有地板市场的20%是完全可以达到的。这个市场份额达到16000-20000M2/年。通过几年前对北京、上海地板价格的了解见表2“北京上海市场地板价格表”。在这方面可创造的价值是可观的。除了地板用途之外，还可以制成其他制品，代替高档木材，更可增加市场占有率。上面所提供的数据可能不够确切，不能为准，仅供参考。可进一步做市场详细调查表2北京上海市场地板价格表地板种类主要用材市场价格规格康树实木地板（超豪华型）橡木、枫木、桉木、红木678元/m22432×200×15mm康树实木地板（豪华型）橡木、枫木、桉木、红木478元/m22432×200×15mm康树双面实木强化地板橡木、枫木、桉木、红木348元/m21225×193×7.4mm康树三维乐地板块橡木、枫木、桉木、红木878元/m2398×230×15mm圣象牌（超豪华型）328元/m2圣象牌（豪华型）298元/m2低档实木地板杂木（等外品）100元/m2中档实木地板水曲柳、柞木、樱木、档排木150~200元/m2高档实木地板柚木、红木（进口）300-600元/m2中档漆面地板水曲柳、柞木、档排木、樱木、柳桉等250-300元/m2复合地板纤维胶合贴面200-400元/m2木塑阻燃复合地板低中档实木280-300元/m2编写：刘树德文字图表编辑：李雅红二.辐射改性阻燃木材1.阻燃木材情况木材以其良好的视觉、触觉特性、较高的强度重量比，价廉、易加工等优点，广泛使用在宾馆、饭店、大商场、剧院、住宅、火车和轮船的装修和结构材料。但木材易燃，由木质材料引发火灾，燃烧蔓延造成人员和财产损失。因此对木材进行阻燃处理，是国内外都很重视的研究和开发项目。目前木材阻燃处理主要有两种方法，一种是阻燃剂处理，另外一种是防火涂料涂饰。阻燃剂处理又可分直接添加；涂刷或喷淋；和浸渍法三种。其中直接添加法主要用于纤维板、刨花板等人造木材的处理。涂刷或喷淋法也是表面处理，主要用于阻燃胶合板。而阻燃剂浸渍处理主要是木塑阻燃复合材料也称辐射改性木材。阻燃剂的品种很多，如许多含磷、氮、硼或卤族的无机或有机药剂及一些金属氧化物填料等。但适合天然实木的阻燃剂品种并不多。主要是一些水溶性的药剂，很多都是无机盐类。这些阻燃剂容易流失，使原本阻燃的木材逐渐失去阻燃性能，并使木材本身的性能变差。有些水溶性阻燃剂还会腐蚀金属，影响到金属联接件使用可靠性变差。目前以氨基树脂为载体的磷一氮体系成为木材阻燃用的最多一种，尽管它抗流失性较好，对木材影响较小，但是其阻燃效果不好且价格偏高，耐久性差。目前阻燃木材产品主要是阻燃人造板如纤维板、中密度刨花板、贴面装饰板等，及用这些材料加工成的木制品、家具、除防火涂料处理外，现在还没有更好的阻燃剂。特别是占室内装修木材用量最大比重的实木地板也还没有阻燃产品，所以目前还是空白。2.木塑阻燃复合木材辐照改性阻燃木材与前述阻燃木材的不同之处在于，在注入木材合成材料中引入高效阻燃基团，经辐照交联固化处理后形成的阻燃木材，阻燃效果持久稳定。由此而形成的辐照改性阻燃木材，其性能指标与不加阻燃剂的辐射改性木材是一样。估计其成本只提高10%左右。辐射改性阻燃木材具有天然木材的外观和纤维结构，并改善了天然木材的尺寸稳定性、力学强度、耐候性、耐腐性、耐腐蚀性和耐虫蛀性能。低档木材经改性处理后，各项性能有成倍及至数倍的提高。普遍认为该产品是客厅、会客厅、舞厅、剧场、商场、运动场、写字楼等人群密集场合及高级住宅的理想选择。由于这类木材的采用可以避免和减少火灾形成的财产损失和人员伤亡，倍受关注。三.采用辐照加速器生产木塑阻燃复合材料1.生产条件(1)板状木材（桦木、橡木、红枫木、白槐木）(2)板材尺寸：厚1.8mm×宽100mm×长100mm（或更长）(3)辐照电子加速器一台(4)相应生产设备（例如真空干燥、浸渍器）(5)化学试剂(6)材料试验设备2.加速器主要参数

(1)束流强度I=30mA(2)加速器能量E=3Mev(3)功率100KW(4)扫描宽度1000mm(5)扫描频率50Hz—100Hz3.生产能力的简单估算(1)估算采用公式利用束流与剂量之间的关系式中：I—束流强度（mA）Do—接受的剂量（KGY）（5-20KGY）A—辐射加工物的面积（m2）t—辐照时间（分）Ko—面加工系数Fi—束流利用系数—辐射加工的生产率2)估计生产能力按上述初步计算大概如果每年加速器工作5000小时，其产量可达四.经济效益的初步评估1.设想的总投资(1)加速器：450万(2)设备：375万(3)土建：1508万(4)土地征用：800万(5)其他：1105万总计：4238万 2.设想的投资初步分析总成本包括固定成本和可变成本(1)固定成本可按下表方式计算表3项目年折旧率（%）投资额（万）年折旧费（万元）加速器845036.00设备1037537.50基建4150860.32土地征用480032.00其他4110544.20总计4238210.02(2)可变成本可变成本包括两部分，一部是指日常费用，另一部分是辐射改性木材生产的成本。可变成本中的日常费用见表4。表4可变成本项目说明费用（万元）人工费按100人计，月平均工资2500元300万元/年维修费按人工费的15%计算45万元/年水电费按200KW计算（3元/瓦）60万元/年杂费汽车、工具、办公用品、管理费100万元/年总计505万元/年表5可变成中的WPC的生产成本项目说明费用（元/m3）原材料（原木）*可用木材按原木的30%计600浸渍剂浸渍率按50%3000前处理250后处理250总计9500按每年工作1000小时，WPC的产量为7.2×105m2，其生产7.2×105m2木材的厚度为1.8cm，故使用的木材料量12960m3，按0.95万元计算木材一项成本为1.23×104万元。最后总成本：总成本=固定成本+可变成本=210+505+1.23×104=1.3×104万元3.可能的净收入如果市场WPC价格为250元/m2净收入包括有产值，总成本和税金几项构成。按上述计算：每年工作1000小时的产值为1.8×104万元总成本为12955万元税金按产值的10%计算为3600万元净收入=产值/年-1.2955×104-0.36×104=1400万元4.可能的投资回收期投资回收期可按下式估算：通过上述的经济分析，每年生产1000小时满负荷（1000小时）运行只要3.3年即可收回总投资。如果每年能工作3000小时，这个回收期将会大大的缩短。5.可能的盈亏分析以生产能力利用率表示的盈亏平衡点Xo，可按下式估算：式中：Xo—平衡点（F=210万元）F—固定成本P—产品单价（P=250元/m2）V—原材料购入价（V=170元/m2）Xo除以每年1000小时的生产量可得2.63×104÷7.2×105×100=36.52%通过上述的分析