本發(fā)明涉及塑合木制備領域，特別是一種利用電子束輻照改性木材的裝置及方法。

背景技術：

塑合木是在原木板材的基礎上，向干燥好的木材中注入不飽和的烯烴類或者其他改性劑，利用射線或自由基引發(fā)反應，使其在木材內聚合固化，充填于木材間隙中，制成的木塑復合材。20世紀60年代初塑合木問世，我國在1965年開始對塑合木進行研究。塑合木的熱引發(fā)聚合和輻射引發(fā)聚合都得到了一定的發(fā)展，國內外也已經將塑合木應用到汽車、體育器材、建筑、家具等行業(yè)，且塑合木的應用也一直在增長。

利用伽馬射線或電子加速器進行木材輻照改性，可以在常溫下進行反應，反應快速、均一，有利于控制反應進程，在中國發(fā)明專利說明書CN201410023646中公開了一種利用電子加速器輻照及加壓技術進行木材改性的方法，這種方法使用了電子加速器輻照改性技術對浸漬有機溶劑的速生木材進行改性，但該發(fā)明的木材改性的輻照過程存在改性劑浸漬后的速生木材會有有機溶劑揮發(fā)，易造成環(huán)境污染和安全隱患的問題。此外，現有輻照加工線上一般采用橢圓形的輸送回路，需要的空間較大，不適用于長板材的傳輸。

技術實現要素：

本發(fā)明提供一種利用電子束輻照改性木材的裝置及改性方法，所述裝置及方法不受環(huán)境溫度影響，可在常溫下進行反應，不存在使用放射性同位素源導致的廢料問題，能控制和回收輻照過程中揮發(fā)的有機溶劑蒸氣，避免加工過程中浸漬后的速生木材揮發(fā)的有機溶劑污染周圍環(huán)境的情況，可有效利用空間，占地面積小，節(jié)約能耗和加工時間，能均勻有效地控制反應的進行，適于長木材的輻照處理，更適用于多種形狀的木材。

根據本發(fā)明的一方面，本發(fā)明提供一種利用電子束輻照改性木材的裝置，其包括前處理裝置、輻照廳和后處理裝置，前處理裝置具有依次設置的木材切割裝置、打磨裝置、烘干房、真空加壓浸漬罐，浸漬罐能進行抽真空和加壓操作，并使浸漬液浸入預處理木材中，浸漬液可為有機溶劑；所述輻照廳具有傳輸裝置及位于傳輸裝置上方的電子加速器，輻照廳還具防護罩，防護罩罩設在傳輸裝置上并與傳輸裝置密封連接，防護罩具有木材進入口和木材輸出口，木材進入口設有氣體送入裝置，木材輸出口設有氣體回收裝置。

優(yōu)選地，所述傳輸裝置具有輸入軌道、輸出軌道及傳輸回路，傳輸回路均采用直角拐彎， 直角拐彎處均設有橫向移載裝置，輸入軌道及輸出軌道分別與傳輸回路的連接處均采用弧形傳輸裝置。

優(yōu)選地，所述輸入軌道、傳輸回路、輸出軌道均包括對應連接的傳輸帶和滾輪軌道，弧形傳輸裝置處的滾輪軌道下方設有控制開關，傳輸回路直角拐彎處的滾輪軌道下方設有物品壓力感應器和控制器。

優(yōu)選地，所述傳輸帶上設有托盤，電子加速器上設有計數感應裝置，托盤上設有與計數感應裝置相對應的計數值顯示裝置。

優(yōu)選地，所述輻照廳內設有屏蔽墻體，屏蔽墻體圍繞電子加速器且被傳輸回路穿過，屏蔽墻體外表面安裝指示燈、屏蔽感應器和警報器。

優(yōu)選地，所述電子加速器設有輻照劑量率調節(jié)裝置、輻照劑量設定裝置、輻照能量調節(jié)裝置、輻照窗口寬度調節(jié)裝置，所述氣體送入裝置設有輻照保護氣氛選擇裝置。

優(yōu)選地，所述輻照能量控制在10MeV以下，輻照寬度控制在1000mm以下。

本發(fā)明所提供的改性裝置具有以下有益效果：

本發(fā)明通過將輻照廳內的防護罩罩設在傳輸裝置上，并與傳輸裝置密封連接，防護罩具有木材進入口和木材輸出口，木材進入口設有氣體送入裝置，木材輸出口設有氣體回收裝置，能有效控制輻照過程中有機溶劑蒸氣的擴散并對有機溶劑蒸氣進行回收；

傳輸回路直角拐彎處均設有橫向移載裝置，利于長木材的傳輸，節(jié)省空間，適于多種形狀的木材；

輸入軌道及輸出軌道分別與傳輸回路的連接處均采用弧形傳輸裝置，便于木材進出傳輸回路；

通過電子加速器上的計數感應裝置及托盤上的計數值顯示裝置，計算木材所受到的輻照劑量和循環(huán)圈數并顯示；

通過屏蔽墻體外表面安裝的指示燈指示電子加速器的工作狀態(tài)，并通過設置屏蔽感應器和警報器，在電子加速器工作狀態(tài)下，若有人距離屏蔽墻小于等于一米時，報警器會以警示音提醒，提高了裝置的安全性能。

通過輻照劑量率調節(jié)裝置、輻照劑量設定裝置、輻照能量調節(jié)裝置、輻照窗口寬度調節(jié)裝置、輻照保護氣氛選擇裝置，可以根據木材情況進行輻照劑量率、輻照能量、輻照劑量、輻照窗口寬度的設定或調節(jié)，根據浸漬夜配方選擇輻照保護氣氛。

根據本發(fā)明的另一方面，提供一種利用上述電子束輻照改性木材的裝置進行電子束輻照改性木材的方法，包括以下步驟：先對速生木材進行前處理，將木材依次進行切割、打磨、 干燥，接著放入浸漬罐中，抽真空，快速注入浸漬液，進行加壓浸漬，使木材吸收浸漬液；然后將前處理后的木材送入輻照廳，木材在傳輸裝置上運行，位于傳輸裝置上方的電子加速器對木材進行輻照，在傳輸裝置上罩設有防護罩，防護罩與傳輸裝置密封連接，木材揮發(fā)出的浸漬液蒸氣在防護罩內被惰性氣體或空氣吹送至氣體回收裝置；輻照處理后的木材被傳輸運出輻照廳，最后對木材進行打磨、刷漆后處理。

優(yōu)選地，所述傳輸裝置具有輸入軌道、輸出軌道及傳輸回路，傳輸回路均采用直角拐彎，直角拐彎處均采用橫向移載裝置實現木材的移載，木材在輸入和輸出傳輸回路時采用弧形傳輸裝置傳輸。

優(yōu)選地，所述輸入軌道、傳輸回路及輸出軌道均包括對應連接的傳輸帶和滾輪軌道，弧形傳輸裝置處的滾輪軌道下方設有控制開關，木材需要輸入或輸出傳輸回路時，控制開關啟動相應弧形傳輸裝置；木材均在傳輸回路中運轉時，控制開關使弧形傳輸裝置停止工作；傳輸回路直角拐彎處的滾輪軌道下方設有物品感應器和控制器，當木材需橫向移載時，物品感應器發(fā)出感應信號，控制器被連通，控制橫向移載裝置對木材進行橫向移載。

優(yōu)選地，所述傳輸帶上設有托盤，電子加速器上設有計數感應裝置，托盤上設有與計數感應裝置相對應的計數值顯示裝置，托盤上的木材被輻照時，計數感應裝置計算木材所受到的輻照劑量及循環(huán)圈數，計數值顯示裝置顯示對應的計數值，如果輻照劑量達到設定值時，則托盤上的木材被輸送至輸出軌道，否則木材繼續(xù)在傳輸回路中循環(huán)輻照，直至輻照劑量達到設定值。

優(yōu)選地，所述輻照廳內設有屏蔽墻體，屏蔽墻體圍繞電子加速器且被傳輸回路穿過，屏蔽墻體外表面安裝指示燈、屏蔽感應器和警報器，指示燈指示電子加速器工作狀態(tài)，在電子加速器工作狀態(tài)下，若有人距離屏蔽墻小于等于一米時，屏蔽感應器連通警報器，警報器發(fā)出警報信號。

優(yōu)選地，所述電子加速器根據待輻照木材情況調節(jié)輻照劑量率、輻照能量和輻照寬度，以及設定輻照劑量，所述防護罩的氣體送入裝置上設有保護氣氛選擇裝置，保護氣氛選擇裝置根據浸漬配方選擇輻照保護氣氛，輻照保護氣氛采用惰性氣體或空氣。

優(yōu)選地，所述輻照能量控制在10MeV以下，輻照寬度在1000mm以下。

本發(fā)明所提供的改性方法的有益效果：

本方法通過在輻照廳內設有防護罩，防護罩罩設在傳輸裝置上并與傳輸裝置密封連接，并且通過氣體送入裝置和氣體回收裝置，使有機溶劑蒸氣能被惰性氣體或空氣吹送至氣體回收裝置，且被吹送的有機溶劑蒸氣被限制在防護罩內，可有效控制輻照過程中有機溶劑蒸氣的擴散并對有機溶劑蒸氣進行回收，從而避免排入大氣污染環(huán)境。

直角拐彎處采用橫向移載裝置，有利于長木材的傳輸，節(jié)省空間，適于多種形狀的木材，木材在輸入和輸出傳輸回路時采用弧形傳輸裝置傳輸，便于木材進出傳輸回路；

通過計數感應裝置及計數值顯示裝置，實現循環(huán)圈數和輻照劑量的計算及顯示；通過屏蔽墻體外表面安裝的指示燈指示電子加速器的工作狀態(tài)，并通過屏蔽感應器和警報器，在有人距離屏蔽墻體小于等于一米時，警報器報警，從而提高安全性能。

本方法還可以根據木材情況進行輻照劑量率、輻照能量、輻照窗口寬度的調節(jié)及輻照劑量設定，還能根據浸漬液配方進行輻照保護氣氛的選擇。

附圖說明

圖1是本發(fā)明利用電子束輻照改性木材的裝置結構示意圖；

圖2是電子加速器局部放大示意圖。

具體實施方式

參照附圖詳細描述本發(fā)明的實例性實施例，使本發(fā)明的特征及優(yōu)點更明確。

圖1是本發(fā)明利用電子束輻照改性木材的裝置結構示意圖，本利用電子束輻照改性木材的裝置可為中型試驗裝置。

圖1中，利用電子束輻照改性木材的裝置，其包括前處理裝置、輻照廳和后處理裝置，前處理裝置對速生木材進行前處理，前處理裝置具有依次設置的切割裝置、打磨裝置、烘干房、真空加壓浸漬罐，浸漬罐可被抽真空以及加壓操作，浸漬罐中可注入有機溶劑并。

輻照廳具有位于上方的電子加速器14及下方的傳輸裝置，輻照廳還具防護罩，防護罩罩設在傳輸裝置上并與傳輸裝置密封連接，防護罩具有木材進入口和木材輸出口，木材進入口設有氣體送入裝置15，木材輸出口設有氣體回收裝置16，木材揮發(fā)的有機溶劑蒸氣被限制在防護罩內，從而有效減少實際揮發(fā)蒸氣的外泄，還便于對有機溶劑的蒸氣集中抽出或回收，從而避免排入大氣污染環(huán)境，并且在氣體送入裝置上設有保護氣氛選擇裝置，可向防護罩內通入氮氣等惰性氣體，使浸漬后的木材可以在隔絕空氣的情況下進行輻照改性，以滿足苛刻反應條件下的實驗。

傳輸裝置為電氣自動控制裝置，可對木材的行進速度控制，傳輸裝置具有輸入軌道、輸出軌道及傳輸回路，輸入軌道、傳輸回路、輸出軌道均包括對應連接的的傳輸帶1、11、3、5、7、9和滾輪軌道，傳輸回路包括縱、橫向傳輸帶3、5、7、9，傳輸回路均采用直角拐彎，直角拐彎處均設有橫向移載裝置4、6、8、12，輸入軌道及輸出軌道與傳輸回路的連接處均分別采用弧形傳輸裝置2、10?；⌒蝹鬏斞b置處的滾輪軌道下方設有控制開關，傳輸回路直 角拐彎處的滾輪軌道下方設有物品感應器和控制器。傳輸帶上設置托盤，木材放置在托盤上，所有傳輸帶均可采用長短、寬度及滾輪直徑可調的不銹鋼傳輸帶，以適應不同木材的長短、重量等。上述傳輸裝置還可為機械牽引裝置，托盤可為金屬托盤，托盤大小可根據木材情況調節(jié)。

電子加速器固定不動，輻照廳內設有屏蔽墻體13，屏蔽墻體圍繞電子加速器且被傳輸回路穿過，屏蔽墻體外表面安裝指示燈、屏蔽感應器和警報器，屏蔽墻體可為回轉形結構，有效防止輻射的泄漏。指示燈指示電子加速器工作狀態(tài)，電子加速器處于工作狀態(tài)，若有人距離屏蔽墻小于等于一米時，屏蔽感應器連通警報器，發(fā)出警報，設備停止運行，以保障設備運行時的安全。

電子加速器設有輻照劑量率調節(jié)裝置、輻照劑量設定裝置、輻照能量調節(jié)裝置、輻照窗口寬度調節(jié)裝置，電子加速器上還設有計數感應裝置，托盤上設有與計數感應裝置相對應的計數值顯示裝置。根據待輻照木材的厚度、有機溶劑的種類設定電子加速器的輻照劑量率和輻照窗口寬度，通過計數感應裝置記錄出輻照劑量，優(yōu)選輻照能量控制在10MeV以下，輻照窗口寬度控制在1000mm以下。

根據不同浸漬液配方選擇輻照保護氣氛，例如，通入惰性氣體或者空氣。

參照圖1，本發(fā)明的木材可選用速生白楊，對木材進行前處理，先將原木去皮、鋸裁，制成長度為0～2000mm，寬度為0～1000mm，厚度為0～50mm的木材，對木材表面進行打磨除掉殘渣，在烘干房內干燥處理，然后將木材放在真空加壓浸漬罐中，抽真空，注入浸漬液，進行加壓浸漬，通過控制浸漬壓力和浸漬時間調節(jié)單體的浸漬量。其中浸漬液可以為有機溶劑，有機物含有可自由基引發(fā)聚合的雙鍵，多為乙烯基類或酯類單體，如甲基丙烯酸酯類，苯乙烯等，同時可加入交聯劑、染色劑、阻燃劑等化合物。

將前處理后的木材平鋪在托盤中，放在傳輸裝置上，托盤通過傳輸帶1前進，弧形連接處的滾輪軌道下方的控制開關啟動弧形傳輸裝置2，托盤通過弧形傳輸裝置2弧形傳輸進入傳輸回路東西方向的傳輸帶3，此時，控制開關控制弧形傳輸裝置停止。托盤在傳輸回路中向西前進，到達直角拐彎處時，物品感應器發(fā)出感應信號，控制器被連通，控制橫向移載裝置4對托盤進行橫向移載，將托盤傳輸到南北向的傳輸帶5，傳輸帶5上方設有電子加速器，電子加速器的束下掃描窗設有電子束或X射線從窗口射出，托盤上的木材勻速經過束下掃描窗下方時進行輻照聚合反應，木材被輻照時，電子加速器上的計數感應裝置計算輻照劑量，折算成循環(huán)圈數，托盤上的計數值顯示裝置顯示對應的輻照劑量數值及循環(huán)圈數值，從而很好地進行輻照劑量控制。在輻照時，可根據不同浸漬配方，選擇在氮氣保護下或者空氣中進行輻照；根據木材的厚度和質地，選擇是單面輻照還是雙面輻照。木材被輻照后繼續(xù)移動到 橫向移載裝置6處，進入東西向傳輸帶7，路過橫向移載裝置8，進入南北向傳輸帶9，如果輻照劑量達到設定值，則啟動弧形傳輸裝置10、傳輸帶11，將木材輸出；如果輻照劑量未達到設定值，則繼續(xù)前進至橫向移載裝置12，進入傳輸帶3，進入下一個循環(huán)，繼續(xù)輻照，循環(huán)多次，直至達到設定的輻照劑量，輻照結束后輸出。

傳輸帶1的寬度可設為0～1000mm，傳輸帶3及傳輸帶7的寬度可設為0～2000mm，傳輸帶11寬度可設為0～2000mm。傳輸回路上可以放置多個托盤，連續(xù)進行。在木材輸出后，對反應完全的塑合木進行表面打磨拋光、刷漆等后處理。

圖2為電子加速器局部放大示意圖，1為電子加速器剖面圖，2為電子加速器下方的輻照窗口。