关键词：改性沥青防水卷材；成型工艺；双工位；产能；能耗；张力控制

    1技术背景改性沥青防水卷材通过20多年的推广应用，早已牢牢占据市场的主导地位。按照我国新的防水产业政策，扩大单条改性沥青防水卷材生产线的产量规模是一种必然趋势。目前，国内防水装备企业制造的改性沥青防水卷材生产线成套技术装备，最大的单线生产能力只能达到1000万m2／a。由于产能的局限，致使单位产品综合能耗过高。制约产能进一步提高的主要因素是设备的线速度，其快慢直接影响生产效率的高低。国外该类装备生产线速度快，自动化程度高，产能可超过1000万m2／a，但要再往上提升同样受到相关因素的制约。因此，如何扩大单线的产量规模、提高装备的产能，是业界值得研究的课题。目前，国内改性沥青防水卷材装备的成型工艺，一般是采用1m幅宽的胎体材料经过多道工序，最后成型为具有一定厚度和长度、幅宽为1m的成卷产品。该成型工艺如需提高产能，只有通过提高生产速度的方法来实现。但生产速度的提高也是有限度的，一般到了60m／min以上后，胎体上浸涂的沥青来不及冷却，在表面材料复合冷却工序容易出现烫膜、粘辊的现象，致使生产无法正常进行。要克服这些缺陷，就需要配套大型制冷机组进行冷却水的制备。冷却设备的使用，将使单位产品能耗大幅度增加。因此，开发研制产能高、能耗低的改性沥青防水卷材生产线成套技术装备十分必要。中国建筑材料科学研究总院苏州防水研究院通过市场调研，根据防水生产企业需求和国家产业政策要求，突破传统思维方式，提出了改性沥青防水卷材双工位成型工艺设计思想，使卷材生产的设计产能突破瓶颈，达到一个新高度。

    2主要工艺路线双工位成型工艺的技术实施路径是，通过加宽卷材成型装备的整体宽度，把原来成型设备上的辊筒加长，使原本只能生产单幅宽lm的卷材的设备，变成可同时生产两幅宽lm的卷材的设备。新工艺使设备在合理的生产速度下实现产量倍增，单位产品能耗也得以降低。双工位成型工艺中，两胎体同时通过装备开卷装置、胎体储存装置后，进入浸涂装置涂布改性沥青，然后复合表面材料进行压实冷却，经过卷材储存，最后两卷卷材同时卷取下线。双工位成型工艺流程如图1所示。

    双工位成型工艺的核心技术是卷材成型工艺，相应系统称之为成型系统。成型系统由20多台单机组成，设计速度为30m／min，最大机械速度为40m／min，相应设计产能为年产2000万mz卷材。整套成型装备由开卷系统、储胎系统、浸涂系统、覆膜冷却系统、储毡系统和卷取系统组成，见图2。

    3成型工艺关键技术双工位卷材成型工艺的关键技术主要涵盖张力调整装置、浸涂系统、厚度控制系统、覆膜冷却装置、卷取系统的设计以及产品能耗的控制。

    3.1张力调整装置设计双工位成型工艺运行时，由于胎体内在质量会存在差别，造成胎体运行时张力不一致，这样有可能出现胎体松弛或绷紧、收缩程度不一致的情况，致使两幅胎体运行时出现不能同步传送的情况。克服这一难点的关键措施是：在储胎装置、浸涂装置、储毡装置设立多对独立的张力调整机构，让两幅胎体的张力分别得到多道张力控制，保持两幅独立胎体在运行过程中的同步性。张力调整装置如图3所示，

    由3个托辊、支座、传力辊、连接杆、传感器、驱动丝杆、调节压辊等部件组成。胎体经过张力调整装置时，如果张力过大或过小，张力首先作用于传力辊，与传力辊相连的连接杆以支座为支撑点作杠杆动作，带动连接杆另一头的传感器，传感器接收到信号后反馈给装备的电控系统，电控系统的运算控制器进行运算和处理，然后由运算控制器将处理信号发送给控制动作机构—驱动丝杆，驱动丝杆在一定行程范围内进行上下动作，丝杆的一头连着调节压辊，即驱动丝杆控制调节压辊在胎体上进行上下动作，从而达到胎体张力调整的目的。由于每对独立的张力调整装置分别控制两幅胎体的张力，而整套装备分别在整线的开卷装置、储胎、储毡装置设置了3对同样的张力控制装置，因此完全消除了胎体运行过程中在各个阶段的张力变化，使两幅胎体在运行过程中始终保持一致性。多道张力调整控制很好地解决了胎体张力保持一致性的技术难题，避免了两幅胎体在运行过程中局部绷紧或松弛以及收缩不一致现象的产生，保证了两幅独立胎体在同一速度下运行的一致性，使双工位成型工艺最终得到成功实施。

    3．2浸涂系统设计预浸、涂盖装置处于生产线的核心部分，是决定生产线张力大小的关键部位，也是卷材生产过程中物性的主要变化点。胎体浸涂效果、厚度控制、表面平整、张力大小都取决于预浸、涂盖装置。与传统设计相比，双工位卷材成型工艺预浸、涂盖装置有以下特点：由于对压辊筒长度加宽，辊筒的各种形变也相应加大，因此如何提高辊筒的整体刚度、减小挠度变形和受热变形，尽量保证卷材截面厚度的均匀性，是技术关键之一。辊筒制作采用多道交叉补偿设计，主材选用特种钢材，保证了辊筒的刚度，以最大程度克服各种形变，保证卷材厚度的一致性。

    3．3厚度控制厚度控制采用卷材厚度多点式同步测试和自动控制系统，可保证厚度的均匀性；由于装备的成型对辊比单卷成型的设备要长近一倍，所以对卷材厚度测试的波动性比单卷的高，测试点也要比单卷的多。双工位成型工艺设计中，选用了专利科技成果——卷材厚度自动测控系统中的卷材厚度自动测量控制装置。该装置运用高精度传感器对卷材厚度进行自动在线测量，然后数字显示实时卷材厚度，采集的数据经过计算机处理后，反馈给执行机构进行厚度自动调整，最终将卷材厚度均匀性控制在±O．1mm之内。此项厚度控制技术国内领先。

    3．4覆膜冷却装置设计不同厚度、不同表面材料产品共线生产时，考虑到胎体幅宽的不一致，为保持张力的稳定以及保证表面材料的附着性能，将前段覆膜冷却装置设计成跟踪可移动式。这样可根据不同胎体产品的生产要求对覆膜部位进行调节，以满足不同厚度、不同表面材料产品的共线生产需求。3．5卷取系统设计对于速度在20m／min以上的生产线来说，全自动卷取装置是必须配置的。采用双工位工艺的年产2000万m改性沥青防水卷材装备，设计线速度为30m／min，而最大机械设计速度达到40m／min，所以全自动卷取装置须满足最大设计速度。通过伺服电机及PLC的高精度控制系统，实现送毡、卷取、切割、脱毡、捆带等各个动作的良好衔接，最后达到每分钟卷取2x40in卷材的生产效率。

    3．6产品的能耗设计随着GB30184--2013《沥青基防水卷材单位产品能源消耗限额》国家标准的颁布与实施，今后在防水卷材装备设计中引入能耗计算，是一种趋势。防水卷材的综合能耗按式计算：

    据计算，双工位卷材成型工艺装备(设计产能2000万m2／a)的单位产品能耗在0．140．17kgce／m，远低于GB30184--2013规定的单位产品能耗限额准人值0．22kgce／m。)4社会与经济效益分析1)目前国内常规的改性沥青防水卷材生产线速度在30～40m／min，产能1000万m2／a左右；国外生产线自动化程度高，生产速度可达60mm／min以上，产能在1000万m2／a以上，但大幅提升也是有限制的，并且装备价格相当昂贵。与传统工艺相比，本项目开发的装备在同等生产速度下，生产效率等于提高了1倍，装备制造价格只需在传统工艺的装备单价上增加1／2即能实现；与国外产能较大的卷材生产设备相比，价格仅为其1／3左右。因此，本项目开发的装备具有很高的性价比。

    2)双工位成型装备生产时，由于不是依靠速度的提升来达到产能的提高，所以生产时不需要采用冷却水进行冷却，单位产品能耗可大幅降低。

    3)双工位成型装备使用时，操作人员和传统生产线的人员数量是基本相同的，因此装备实际上在达到产能倍增的情况下节约了半数的人力成本。

    5结语按照可持续性发展的国策和防水行业新的产业政策，节能降耗、扩大产能是卷材装备的发展方向，产能大、生产速度快、能耗低的卷材成型生产技术装备具有十分广阔的市场发展空间。目前根据该双工位卷材成型工艺开发的设备，已经在国内多家防水企业得到应用，装备运行满足设计要求，卷材成品质量一流，得到客户和行业专家的好评。相对于传统的卷材成型工艺，双工位卷材成型工艺是防水行业装备技术的一大进步。