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蜀羊防水：论改性沥青卷材高速生产线设计
防水产业通过最近30几年的快速发展，生产设备也有了翻天覆地的变化。尤其改性沥青防水卷材生产线，由八十年代土法（搅拌罐、涂油池烧煤加热）生产，到如今自动化的高速生产线，防水材料产品质量也进一步提高，标志着行业技术的提高和环保意识的进步。随着科学技术的进步，改性沥青防水卷材生产线更进一步发展为：节能环保、自动化程度高、生产速度快、操作运行更稳定、操作人员劳动强度低。前言
业内一直认为：改性沥青防水卷材影响生产速度的关键因素是浸、涂油装置和收卷机速度。而现在国内改性沥青防水卷材生产线实际生产速度均控制在30米/分钟以下，其主要原因在于：如果单纯提高生产速度达到50米/分钟，那么设备运行不稳定，产品质量则没有保障。
笔者通过在改性沥青防水卷材生产企业近三十几年的设备管理、配方工艺设计的经验总结，要达到行业内普遍认可的生产线速度50米/分钟以上的产品质量保证并稳定运行，需要一个完善的系统做支撑，如：胎基快速搭接系统、浸涂油控制系统、张力调节控制系统、厚度自控系统、冷却系统、自动收卷包装系统、PLC控制系统等设备的全面配套。
（1）一 胎基搭接系统
最新生产线的胎基搭接设备，采用了自动展卷、恒张力控制装置、余量跟踪报警装置等配套控制系统，该胎基搭接系统可充分保障高速生产线的胎基搭接不跑空而断头、张力稳定，而且操作简单，不会因为操作工的责任心和技术熟练程度影响设备运行的稳定性。二 浸涂油控制系统
在改性沥青防水卷材生产设备上，浸涂油系统一直都是关键设备。而旧式生产线的设计理念都将浸涂油池（见图1）仅作为分别盛装改性沥青料的容器，油温由操作工手动控制，浸涂油池供给量也完全靠操作工操作习惯进行观察和进料，容易因个人习惯和责任心问题造成油池断料或者油池溢料，且反复开关集气罩房间对操作工容易吸入有害气体和造成环境污染。
现在，新式浸涂油池均采用自动油量控制系统：低于下限液位自动进料，达到上限液位停止进料。而油温控制则由PLC控制系统预先设定温度进行准确控制。
在结构设计方面，预浸池充分考虑了不同品种、规格型号的胎基的吸油率（浸透量和浸渍速率），并在PLC控制系统预置胎基品种和规格型号。新设备彻底淘汰了旧式浸油池将胎基布完全浸入油池后用对辊加压挤干的工艺，因完全浸透后的胎基在对辊挤压后打滑，会产生速度差，无法控制预浸池与涂油池之间的张力调节。
图1 旧式浸油池
1.机架 2.油池 3.预浸压辊 4.挤压对辊（动辊）5.挤压对辊（定辊）6.气缸 7.胎基布
新式预浸池（见图2）采用了托辊带油半浸式（预浸料提前刮涂于胎基底面）间接式预浸方式，并将挤干压辊由两辊改为三辊（传动速度、张力由PLC自动控制），即三辊中的第一个下辊对预浸一半的胎基（胎基上表面干燥、无油料）起传动作用，第二和第三辊达到挤干胎基布的作用。此套系统可以充分控制预浸油量、传动速度（张力）。完全避免了人工控制的不准确造成产品收缩或胎基露白等不合格现象。
图2 新式预浸池
1． 升降辊 2.浸油池 3.半浸式托辊 4.传动辊 5.挤压对辊
旧式涂油池（图3）是简单将胎基布浸入涂盖料中，采用对辊间隙控制涂盖料厚度，无法对张力进行调节，对产品物理性能和外观质量也无法进行控制。
图3 旧式涂油池
1.升降压辊 2.升降压辊 3.厚度控制对辊新式涂油池（见图4）的结构也进行了全新改进：加长涂油池，保证油量的同时在三套升降压辊之间加传动加热辊，将预浸后的胎基在涂油池内充分停留，防止浸油和涂盖料的指标差别大形成“两张皮”的现象，并对胎基进行再次加热烘干水分，避免成品指标（耐热性、低温柔性）不合格。
图4 新式涂油池
1.涂油池 2.升降压辊 3.传动加热辊 4.半浸式托辊 5.厚度控制对辊
新式浸、涂油池（图5）彻底解决了生产过程质量控制问题，并满足了高速生产线对设备稳定性的要求。
图5 新式浸、涂油池
三 张力控制系统
以前的生产线，生产线速度普遍控制在30米/分钟左右，无法大幅提升生产速度到50米/分钟以上。其制约因素主要在线速度高时，线上卷材张力猛增（胎基重量产生的拉力、预浸对辊打滑产生的拉力、冷缸距离大产生的拉力、收卷速度快产生的拉力等），超出胎基能承受的范围后导致胎基拉缩甚至拉断。
新生产线采用了进口张力传感器，在：胎基开卷、浸涂油池、冷却系统、收卷装置前均设置了传感装置，由PLC采集数据并实时调节，保证在生产线高速运转过程中能确保防水卷材承受的拉力适中，不会因为拉力大将胎基拉缩或拉力太小出现卷材在设备机架上跑偏的现象。
四 厚度自控系统
根据《建筑防水卷材产品生产许可证实施细则》必备生产设备要求：成型线厚度自控仪不少于2台。厚度自动控制技术在业内已经使用十年有余，其测厚方式、仪器可谓品种繁多，但基本能应用于改性沥青防水卷材生产设备上有三大类型：红外线测厚、超声波测厚、位移传感器测厚。
由于改性沥青防水卷材品种的多样性（PE膜面、单面砂、双面砂、页岩面、纤维面等），必须选用检测数值相对准确稳定、适用性强的厚度自控仪，方可保证生产线在线测厚、自动调整，也减少人工控制造成的资源浪费或产品质量不合格现象。红外技术和超声波技术单纯应用于膜面相对稳定，且测量精度能达到0.01mm，但生产其他品种时的测量数值则偏差太大。而位移传感器虽然精度只能达到0.02mm，但应用品种比较全面，而且能充分、稳定控制厚度调节辊的动态稳定性。
五 冷却系统
目前，国内外生产线设计的冷却系统普遍采用强制冷却和间接冷却两种方式并用。强制冷却方式：一般以胎基浸涂油后覆膜或单面撒砂进入水盘冷却（或直接进入水盘冷却后再覆膜），进行快速降温，逐步定型。
间接冷却方式：覆膜、单面撒砂后的卷材通过强制冷却后，卷材仍有较高温度，通过冷缸（通冷却水）逐步冷却方式，在收卷前其温度降低到接近常温。而传统的冷缸都是在冷缸内盛水，即冷缸下半部分有冷却水，上半部分则完全空置，对包角在上半部分的卷材冷却效果很差，基本只起过渡辊的作用。我们将冷缸进行了全新设计改造，冷缸采用夹套式结构，在夹套内通入冷却水，充满冷缸保证360度无死角对卷材进行充分冷却。该夹套式冷缸尤其适用于生产双面砂的高聚物改性沥青防水卷材的冷却。
六 自动收卷包装系统
现在国内外的自动收卷机技术都比较成熟，收卷速度也完全能达到或超过50米/分钟。而相关配套技术还在逐步完善中，如：卷材内纸管插入方式基本都是人工，标签人工粘贴，人工套包装袋等等。造成了人工浪费，而产品外观形象因为人为操作的原因相对较差，而且容易造假也给不法商贩有机可乘。
新式全自动收卷机将配套设计纸管箱，由自动收卷机自动插纸管，减少人工操作；而卷材包装采用热缩膜自动包装机（图4）进行包装，包装出的卷材外观精美、便于搬运，而且包装袋防伪性好（不能重复使用）。
图4 自动包装机
七 PLC控制系统
PLC控制系统将整条生产线进行自动控制，在中心控制室可设置各设备运行参数，也可分别由各岗位对参数进行设置、修改（直接反馈到PLC控制系统），由PLC控制系统进行生产线的驱动。
在PLC控制系统内，我们可以将生产的相关参数，如：胎基布品种规格、产品厚度、浸涂油池油温等进行设置。而系统则根据设置好的运行程序自动调整，并有相关人机对话功能。对设备运行的相关参数，系统增加了数据采集、贮存的功能，保证在生产过程中的监视和测量以及生产后期对生产过程具有可追溯性。
结束语
全新高速改性沥青防水卷材设备的完善必须进行系统的设计，充分考虑各企业的具体情况，并进行系统设计后达到以下基本要求：环保配套设备采用国际先进的焦油电捕技术，烟气处理彻底、达标排放；智能自动化程度高，配料系统PLC控制、生产线PLC自动控制、环保系统PLC自动控制；温控精度、生产线厚度自动控制、张力自动调控、自动配料、自动控温、自动包装、自动码垛，必须配套齐备，方能称之为完善的系统。进行全新设计的改性沥青防水卷材生产设备，将不仅为企业带来可观的经济效益，更重要的是将为防水材料生产企业的环境保护、质量提升、效益提升发挥巨大作用，同时为引领防水行业的发展亦起到带头作用。
参考文献：（1）黄刚.改性沥青防水卷材胎基搭接新技术.中国建筑防水.2011,13；25-27.
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