用輻照加速器生產(chǎn)改性阻燃木材

用輻照加速器生產(chǎn)改性阻燃木材劉樹(shù)德北京伽瑪高新技術(shù)有限公司工程部2006-11-17目錄一．

生產(chǎn)改性阻燃木材和前景1．

前言2．

性能與應(yīng)用3．

市場(chǎng)需求二．

輻射改性阻燃木材1．

阻燃木材情況2．

木塑阻燃復(fù)合木材三．

采用輻照加速器生產(chǎn)木塑阻燃復(fù)合材料1．

生產(chǎn)條件2．

加速器主要參數(shù)3．

生產(chǎn)能力的簡(jiǎn)單估算四．

經(jīng)濟(jì)效益的初步評(píng)估1．

設(shè)想的總投資2．

設(shè)想的投資初步分析3．

可能的凈收入4．

可能的投資回收期5．

可能的盈虧分析五．

環(huán)境與安全一.生產(chǎn)改性阻燃木材和前景1.前言用輻射方法把木材和輻射聚合的塑料結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生的新材料稱為木塑復(fù)合材料（WPC），也稱木材丙烯酸復(fù)合材料。它是二十世紀(jì)六十年代為改善劣質(zhì)木材的性能，減少高檔木材的使用量，延緩和改善天然森林資源消失速度，提高人民生活品質(zhì)而發(fā)展起來(lái)的一種新型材料。它既能擴(kuò)大天然產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，又能延長(zhǎng)使用壽命。這樣的新材料也是符合國(guó)家環(huán)保要求的材料。1964年曾被美聯(lián)社列為十大科技成就之一。美國(guó)早在1976年用輻照方法生產(chǎn)的木塑復(fù)合材料就已超過(guò)2300萬(wàn)噸。也有許多發(fā)展中國(guó)家都在生產(chǎn)這種產(chǎn)品。用輻射方法生產(chǎn)的這種木材可以使普通木材（如樺木、楓木等）的密度、硬度、耐磨性、力學(xué)強(qiáng)度等性能大幅度提高，使其達(dá)到或超過(guò)天然珍惜木材（如紅木）的水平。同時(shí)，克服了天然木材易變形、腐爛、蟲蛀等缺點(diǎn)。如果用這種材料做地板，會(huì)保持天然木材原有質(zhì)感和紋理，能免刨免漆安裝方便；具有不變形、強(qiáng)度高、易清潔、耐磨損、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。這種材料非常適合人群密集場(chǎng)合使用，如客廳、歌廳、舞廳、會(huì)議室、劇場(chǎng)、商場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，人民生活水平的普遍提高，建筑的住宅、寫字樓、商場(chǎng)、賓館、飯店大量增加，家具需求也在大量增加以及出現(xiàn)的普遍裝修熱潮，所有這些都對(duì)木材的材質(zhì)、數(shù)量都有大量需求。然而我國(guó)林業(yè)資源貧乏，其中高檔木材不多，多數(shù)是低檔木材、輕質(zhì)木材或速生材，這類木材難以適應(yīng)目前市場(chǎng)的需要，因此大力發(fā)展木塑復(fù)合材料是非常必要的。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，特別要考慮到特大惡性火災(zāi)事故明顯增多，尤其是賓館、飯店、商場(chǎng)、劇院、歌舞廳等大型公共場(chǎng)所，經(jīng)常有特大火災(zāi)事故發(fā)生。據(jù)1993-1995年的統(tǒng)計(jì)全國(guó)發(fā)生建筑物火災(zāi)8萬(wàn)多起，占全國(guó)火災(zāi)總數(shù)的75%以上，直接財(cái)產(chǎn)損失30多個(gè)億，損失慘重。2005年全國(guó)共發(fā)生火災(zāi)235941起，死亡人數(shù)2496人，受傷2506人，財(cái)產(chǎn)損失13.6億；2006年1-7月全國(guó)共發(fā)生火災(zāi)14.5萬(wàn)起，死亡人數(shù)963人，受傷883人，直接財(cái)產(chǎn)損失46359.4萬(wàn)元；據(jù)消防部門分析，建筑物火災(zāi)的直接起因各不相同，但火勢(shì)迅速擴(kuò)大，人員大量傷亡的主要原因是著火建筑物內(nèi)部裝修使用了大量可燃和易燃材料。在這種情況下為了減少火災(zāi)和火災(zāi)損失也要開(kāi)展阻燃材料的開(kāi)發(fā)。這項(xiàng)工作有著重大的意義。利用輻射技術(shù)改變木材性質(zhì)，形成新型復(fù)合材料并與阻燃劑相結(jié)合已經(jīng)成為重要研究和開(kāi)發(fā)乃至生產(chǎn)方向。若能使輻射改性木材具備阻燃性能，生產(chǎn)出木塑阻燃復(fù)合材料，其目前和潛在的應(yīng)用遠(yuǎn)景和市場(chǎng)容量非常之大，并有著可觀的經(jīng)濟(jì)效益空間。如能利用輻照加速器開(kāi)展木塑阻燃復(fù)合材料的生產(chǎn)，其產(chǎn)量可成倍的增加，應(yīng)是不錯(cuò)的選擇。2.性能與應(yīng)用(1)性能人們非常喜歡天然木材的自然美，但木材尤其低檔木材有許多缺點(diǎn)，如易變形、易腐爛、易燃、易蟲蛀、強(qiáng)度低等。但木塑阻燃復(fù)合材料具有木材和塑料雙方材料的優(yōu)點(diǎn)，加上阻燃性能。不但保有天然木材的外觀、質(zhì)感等，同時(shí)還有以下的優(yōu)點(diǎn)：1)提高了力學(xué)性質(zhì)表1木塑復(fù)合材料性能性能改善情況增加倍數(shù)硬度提高5-10倍耐磨性能提高2-9倍抗壓強(qiáng)度提高1.2-3抗張強(qiáng)度提高1.2-2.5靜態(tài)屈服強(qiáng)度提高1.2-2.5沖擊強(qiáng)度提高1.1~2例如用樺木生產(chǎn)出來(lái)的木塑復(fù)合材料：硬度提高400%耐磨性提高150%抗沖擊韌性強(qiáng)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，不易變形。如果樺木生產(chǎn)出來(lái)的木塑復(fù)合材料：不含水率降低500%平均含水率2%吸收率降低780%3)增加了耐磨抗腐蝕性、增加了防酸、防堿和防油功能。4)有良好的耐氣候性。5)改善了表面性狀，表面光滑、平整、漂亮。6)具有耐熱和阻燃性能。由于具有以上的優(yōu)越性能，所以可以廣泛的應(yīng)用在各個(gè)方面。(2)應(yīng)用具有廣泛的應(yīng)用如：1)做板材由于它堅(jiān)硬耐磨、光滑、耐污染、防水性好、空間尺寸穩(wěn)定?？梢杂盟鞯匕濉㈤T窗、護(hù)板、踢腳板。如作地板適用于人群來(lái)往密度較高的場(chǎng)合，如舞廳、運(yùn)動(dòng)房、健身房、展廳、百貨公司、學(xué)生教室及計(jì)算機(jī)房等場(chǎng)所。2)做家具及各種木制品由于它光滑、美觀、質(zhì)地堅(jiān)硬、保持原木材紋理，把這種材料做高檔家具和木制品。3)特種用途實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)臺(tái)、藥品架、化學(xué)工廠的墊板、樓梯扶手、圍護(hù)欄、織布機(jī)上的梭子、線軸、船舶的艙面、蓋板、槍托、弓臂、刀柄、鏡框、鐘架、及各種雕刻工藝品、運(yùn)動(dòng)器材（如高爾夫球桿）等。4)戶外建筑用材料由于抗水性好、耐候性好、耐磨、抗蛀，堅(jiān)固而不易損壞。做戶外的桌椅、樁、亭、柵棚等。其應(yīng)用很廣。3.市場(chǎng)需求木塑阻燃復(fù)合材料用途很多，這種材料可以充分發(fā)揮木材使用的空間，僅以作為地板為例，其用量和市場(chǎng)均非常之大。根據(jù)相關(guān)部門的報(bào)導(dǎo)，據(jù)估計(jì)北京每年以1000萬(wàn)平方米的速度建造各種住房、賓館、飯店、娛樂(lè)場(chǎng)所。特別2008年的奧運(yùn)會(huì)，更加帶動(dòng)這方面的發(fā)展。如按技術(shù)生命期10年計(jì)算預(yù)計(jì)有100000平方米，再考慮普遍裝修的要求估計(jì)有80%需要裝修，所以這一市場(chǎng)是很大的。市場(chǎng)的容量可能達(dá)到80000-100000M2/年。由于木塑阻燃復(fù)合材料的性能優(yōu)勢(shì)，如果加上有利的宣傳和推銷，占有地板市場(chǎng)的20%是完全可以達(dá)到的。這個(gè)市場(chǎng)份額達(dá)到16000-20000M2/年。通過(guò)幾年前對(duì)北京、上海地板價(jià)格的了解見(jiàn)表2“北京上海市場(chǎng)地板價(jià)格表”。在這方面可創(chuàng)造的價(jià)值是可觀的。除了地板用途之外，還可以制成其他制品，代替高檔木材，更可增加市場(chǎng)占有率。上面所提供的數(shù)據(jù)可能不夠確切，不能為準(zhǔn)，僅供參考。可進(jìn)一步做市場(chǎng)詳細(xì)調(diào)查表2北京上海市場(chǎng)地板價(jià)格表地板種類主要用材市場(chǎng)價(jià)格規(guī)格康樹(shù)實(shí)木地板（超豪華型）橡木、楓木、桉木、紅木678元/m22432×200×15mm康樹(shù)實(shí)木地板（豪華型）橡木、楓木、桉木、紅木478元/m22432×200×15mm康樹(shù)雙面實(shí)木強(qiáng)化地板橡木、楓木、桉木、紅木348元/m21225×193×7.4mm康樹(shù)三維樂(lè)地板塊橡木、楓木、桉木、紅木878元/m2398×230×15mm圣象牌（超豪華型）328元/m2圣象牌（豪華型）298元/m2低檔實(shí)木地板雜木（等外品）100元/m2中檔實(shí)木地板水曲柳、柞木、櫻木、檔排木150~200元/m2高檔實(shí)木地板柚木、紅木（進(jìn)口）300-600元/m2中檔漆面地板水曲柳、柞木、檔排木、櫻木、柳桉等250-300元/m2復(fù)合地板纖維膠合貼面200-400元/m2木塑阻燃復(fù)合地板低中檔實(shí)木280-300元/m2編寫：劉樹(shù)德文字圖表編輯：李雅紅二.輻射改性阻燃木材1.阻燃木材情況木材以其良好的視覺(jué)、觸覺(jué)特性、較高的強(qiáng)度重量比，價(jià)廉、易加工等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用在賓館、飯店、大商場(chǎng)、劇院、住宅、火車和輪船的裝修和結(jié)構(gòu)材料。但木材易燃，由木質(zhì)材料引發(fā)火災(zāi)，燃燒蔓延造成人員和財(cái)產(chǎn)損失。因此對(duì)木材進(jìn)行阻燃處理，是國(guó)內(nèi)外都很重視的研究和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。目前木材阻燃處理主要有兩種方法，一種是阻燃劑處理，另外一種是防火涂料涂飾。阻燃劑處理又可分直接添加；涂刷或噴淋；和浸漬法三種。其中直接添加法主要用于纖維板、刨花板等人造木材的處理。涂刷或噴淋法也是表面處理，主要用于阻燃膠合板。而阻燃劑浸漬處理主要是木塑阻燃復(fù)合材料也稱輻射改性木材。阻燃劑的品種很多，如許多含磷、氮、硼或鹵族的無(wú)機(jī)或有機(jī)藥劑及一些金屬氧化物填料等。但適合天然實(shí)木的阻燃劑品種并不多。主要是一些水溶性的藥劑，很多都是無(wú)機(jī)鹽類。這些阻燃劑容易流失，使原本阻燃的木材逐漸失去阻燃性能，并使木材本身的性能變差。有些水溶性阻燃劑還會(huì)腐蝕金屬，影響到金屬聯(lián)接件使用可靠性變差。目前以氨基樹(shù)脂為載體的磷一氮體系成為木材阻燃用的最多一種，盡管它抗流失性較好，對(duì)木材影響較小，但是其阻燃效果不好且價(jià)格偏高，耐久性差。目前阻燃木材產(chǎn)品主要是阻燃人造板如纖維板、中密度刨花板、貼面裝飾板等，及用這些材料加工成的木制品、家具、除防火涂料處理外，現(xiàn)在還沒(méi)有更好的阻燃劑。特別是占室內(nèi)裝修木材用量最大比重的實(shí)木地板也還沒(méi)有阻燃產(chǎn)品，所以目前還是空白。2.木塑阻燃復(fù)合木材輻照改性阻燃木材與前述阻燃木材的不同之處在于，在注入木材合成材料中引入高效阻燃基團(tuán)，經(jīng)輻照交聯(lián)固化處理后形成的阻燃木材，阻燃效果持久穩(wěn)定。由此而形成的輻照改性阻燃木材，其性能指標(biāo)與不加阻燃劑的輻射改性木材是一樣。估計(jì)其成本只提高10%左右。輻射改性阻燃木材具有天然木材的外觀和纖維結(jié)構(gòu)，并改善了天然木材的尺寸穩(wěn)定性、力學(xué)強(qiáng)度、耐候性、耐腐性、耐腐蝕性和耐蟲蛀性能。低檔木材經(jīng)改性處理后，各項(xiàng)性能有成倍及至數(shù)倍的提高。普遍認(rèn)為該產(chǎn)品是客廳、會(huì)客廳、舞廳、劇場(chǎng)、商場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、寫字樓等人群密集場(chǎng)合及高級(jí)住宅的理想選擇。由于這類木材的采用可以避免和減少火災(zāi)形成的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，倍受關(guān)注。三.采用輻照加速器生產(chǎn)木塑阻燃復(fù)合材料1.生產(chǎn)條件(1)板狀木材（樺木、橡木、紅楓木、白槐木）(2)板材尺寸：厚1.8mm×寬100mm×長(zhǎng)100mm（或更長(zhǎng)）(3)輻照電子加速器一臺(tái)(4)相應(yīng)生產(chǎn)設(shè)備（例如真空干燥、浸漬器）(5)化學(xué)試劑(6)材料試驗(yàn)設(shè)備2.加速器主要參數(shù)

(1)束流強(qiáng)度I=30mA(2)加速器能量E=3Mev(3)功率100KW(4)掃描寬度1000mm(5)掃描頻率50Hz—100Hz3.生產(chǎn)能力的簡(jiǎn)單估算(1)估算采用公式利用束流與劑量之間的關(guān)系式中：I—束流強(qiáng)度（mA）Do—接受的劑量（KGY）（5-20KGY）A—輻射加工物的面積（m2）t—輻照時(shí)間（分）Ko—面加工系數(shù)Fi—束流利用系數(shù)—輻射加工的生產(chǎn)率2)估計(jì)生產(chǎn)能力按上述初步計(jì)算大概如果每年加速器工作5000小時(shí)，其產(chǎn)量可達(dá)四.經(jīng)濟(jì)效益的初步評(píng)估1.設(shè)想的總投資(1)加速器：450萬(wàn)(2)設(shè)備：375萬(wàn)(3)土建：1508萬(wàn)(4)土地征用：800萬(wàn)(5)其他：1105萬(wàn)總計(jì)：4238萬(wàn) 2.設(shè)想的投資初步分析總成本包括固定成本和可變成本(1)固定成本可按下表方式計(jì)算表3項(xiàng)目年折舊率（%）投資額（萬(wàn)）年折舊費(fèi)（萬(wàn)元）加速器845036.00設(shè)備1037537.50基建4150860.32土地征用480032.00其他4110544.20總計(jì)4238210.02(2)可變成本可變成本包括兩部分，一部是指日常費(fèi)用，另一部分是輻射改性木材生產(chǎn)的成本?？勺兂杀局械娜粘ＹM(fèi)用見(jiàn)表4。表4可變成本項(xiàng)目說(shuō)明費(fèi)用（萬(wàn)元）人工費(fèi)按100人計(jì)，月平均工資2500元300萬(wàn)元/年維修費(fèi)按人工費(fèi)的15%計(jì)算45萬(wàn)元/年水電費(fèi)按200KW計(jì)算（3元/瓦）60萬(wàn)元/年雜費(fèi)汽車、工具、辦公用品、管理費(fèi)100萬(wàn)元/年總計(jì)505萬(wàn)元/年表5可變成中的WPC的生產(chǎn)成本項(xiàng)目說(shuō)明費(fèi)用（元/m3）原材料（原木）*可用木材按原木的30%計(jì)600浸漬劑浸漬率按50%3000前處理250后處理250總計(jì)9500按每年工作1000小時(shí)，WPC的產(chǎn)量為7.2×105m2，其生產(chǎn)7.2×105m2木材的厚度為1.8cm，故使用的木材料量12960m3，按0.95萬(wàn)元計(jì)算木材一項(xiàng)成本為1.23×104萬(wàn)元。最后總成本：總成本=固定成本+可變成本=210+505+1.23×104=1.3×104萬(wàn)元3.可能的凈收入如果市場(chǎng)WPC價(jià)格為250元/m2凈收入包括有產(chǎn)值，總成本和稅金幾項(xiàng)構(gòu)成。按上述計(jì)算：每年工作1000小時(shí)的產(chǎn)值為1.8×104萬(wàn)元總成本為12955萬(wàn)元稅金按產(chǎn)值的10%計(jì)算為3600萬(wàn)元凈收入=產(chǎn)值/年-1.2955×104-0.36×104=1400萬(wàn)元4.可能的投資回收期投資回收期可按下式估算：通過(guò)上述的經(jīng)濟(jì)分析，每年生產(chǎn)1000小時(shí)滿負(fù)荷（1000小時(shí)）運(yùn)行只要3.3年即可收回總投資。如果每年能工作3000小時(shí)，這個(gè)回收期將會(huì)大大的縮短。5.可能的盈虧分析以生產(chǎn)能力利用率表示的盈虧平衡點(diǎn)Xo，可按下式估算：式中：Xo—平衡點(diǎn)（F=210萬(wàn)元）F—固定成本P—產(chǎn)品單價(jià)（P=250元/m2）V—原材料購(gòu)入價(jià)（V=170元/m2）Xo除以每年1000小時(shí)的生產(chǎn)量可得2.63×104÷7.2×105×100=36.52%通過(guò)上述的分析