新型防水卷材生產(chǎn)技術(shù)
◎我們?cè)O(shè)計(jì)第一套國(guó)產(chǎn)L型機(jī)頭防水卷材擠出生產(chǎn)線。
◎我們?cè)谘芯款I(lǐng)域的科研成果兩次（93年、97年）獲得部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。
◎我們一直在該領(lǐng)域開(kāi)展研究工作，對(duì)其加工成型機(jī)理的了解越來(lái)越清楚，引導(dǎo)該項(xiàng)技術(shù)一代代趨于完善。
一、建筑防水卷材簡(jiǎn)介
防水卷材可分為瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材三大類(lèi)。我國(guó)新修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《屋面工程技術(shù)規(guī)范》明確規(guī)定：“屋面工程應(yīng)根據(jù)建筑物的性質(zhì)、重要程度、使用功能要求以及防水層耐用年限等，將屋面防水分為4個(gè)等級(jí)，按不同等級(jí)進(jìn)行設(shè)防”。標(biāo)準(zhǔn)中具體規(guī)定指明：對(duì)于防水等級(jí)為I、II級(jí)（耐用年限分別為25年、15年以上）的建筑，應(yīng)選用高合成高分子防水卷材，對(duì)于防水等級(jí)為III、IV級(jí)（耐用年限分別為10年、5年）的一般建筑和非永久性建筑，可以采用瀝青防水卷材。
合成高分子防水卷材按其材料的性質(zhì)可分為合成橡膠和合成樹(shù)脂兩大類(lèi)。主要品種有三元乙丙橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚異丁稀、聚氯乙稀、聚乙稀等，其中最有代表性的是合成橡膠類(lèi)的三元乙丙橡膠防水卷材和合成樹(shù)脂類(lèi)的聚氯乙稀塑料防水卷材，熱塑性彈性體防水卷材則是后起之秀。
合成高分子防水卷材應(yīng)用于屋面防水始于50年代末期， 70年代后，高分子原料方面的變化很大，生產(chǎn)工藝有了較大進(jìn)步，以及平屋面建筑的比例迅速上升，為合成橡膠與合成樹(shù)脂類(lèi)防水卷材的推廣應(yīng)用提供了條件。特別是隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)后成本的下降，以及各種新型施工方法的出現(xiàn)和配套材料的不斷完善，使合成高分子防水卷材以前所未有的速度迅速發(fā)展起來(lái)。目前已有一些國(guó)家使用合成高分子卷材占其全部防水卷材市場(chǎng)的50%以上。
合成高分子防水卷材的特性是：耐高低溫性能好，主要反映在耐低溫性能方面。如三元乙丙橡膠防水卷材的低溫柔度達(dá)-45℃，拉伸強(qiáng)度高、延伸率大，這是其它材料難以與之相比的。卷材的這些特性使其對(duì)環(huán)境氣溫變化或結(jié)構(gòu)層的伸縮、變形、開(kāi)裂等有較強(qiáng)的適應(yīng)性，易于保證防水工程的質(zhì)量。耐腐蝕性、抗老化性好、從而可延長(zhǎng)卷材的使用壽命。國(guó)外一些使用高分子防水卷材的工程表明，材料的使用年限達(dá)30年以上，從而使建筑防水的綜合費(fèi)用大大降低。
由于紙?zhí)ビ蜌忠驯涣袨橄拗飘a(chǎn)品，因此，紙?zhí)ビ蜌值氖袌?chǎng)分額將從目前的主導(dǎo)地位迅速下降，并被高性能新型防水卷材所取代。其中高分子防水卷材將如同七、八十年代的美國(guó)、日本一樣異軍突起。目前常用的高分子防水卷材主要有如下幾種：
1．PVC防水片材：PVC系統(tǒng)的防水片材可提供15年的保證期（多層可達(dá)20年），在西歐，PVC防水片材仍然是主導(dǎo)高分子防水材料，進(jìn)入90年代后，在美國(guó)也成為比較喜愛(ài)的屋面材料之一，在我國(guó)，自行開(kāi)發(fā)的PVC防水片材由于增塑劑遷移未過(guò)關(guān)，除了少數(shù)產(chǎn)品外，大多未站穩(wěn)市場(chǎng)。
2．橡膠防水卷材：主要為三元乙丙膠（EPDM）防水片材，它是目前使用壽命最長(zhǎng)的防材料（使用期超過(guò)50年），其功能是無(wú)可置疑的，但由于粘接困難，施工難度較大。我國(guó)已引進(jìn)4條生產(chǎn)線，但產(chǎn)量不大，品種單一。自從北京化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院研制出“L型機(jī)頭——橡膠防水卷材擠出連續(xù)硫化生產(chǎn)線”后，解決了橡膠防水卷材生產(chǎn)設(shè)備依賴進(jìn)口的狀況。該生產(chǎn)線批量投產(chǎn)后，其主要質(zhì)量指標(biāo)和技術(shù)性能，均已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該項(xiàng)目通過(guò)了化工部的鑒定，并獲得化工部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。吉林化學(xué)工業(yè)公司用該生產(chǎn)線生產(chǎn)的丁基膠板，也獲得吉林省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。
3．熱塑性彈性體:兼有EPDM的優(yōu)異功能和PVC的可焊特性,是今后高分子防水片材發(fā)展中最有競(jìng)爭(zhēng)力的新型防水材料，在歐美已經(jīng)商品化。
我國(guó)每年城鎮(zhèn)住宅竣工面積約2億平方米，工業(yè)及公共建筑約1億平方米，因而對(duì)防水材料的需求量極大，在高分子防水卷材的發(fā)展方面，隨著新國(guó)標(biāo)的實(shí)施，以及市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高分子防水卷材必將以其卓越的性能而成為我國(guó)新世紀(jì)防水卷材的主流。
二、合成高分子防水卷材生產(chǎn)技術(shù)
合成高分子防水卷材生產(chǎn)技術(shù)，主要有擠出和壓延兩種工藝路線，擠出工藝的顯著特點(diǎn)是產(chǎn)品密實(shí)無(wú)氣泡等缺陷，生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化、自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)綜合效益高等，因而國(guó)際上以美國(guó)、日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家主要采用擠出工藝生產(chǎn)合成高分子防水卷材，并在七、八十年代就將該類(lèi)產(chǎn)品推向高潮，我國(guó)為此專(zhuān)門(mén)派團(tuán)前往日本考察，并先后從日本神鋼引進(jìn)了4套設(shè)備，自1987起，北京化工大學(xué)就在國(guó)家有關(guān)部門(mén)的大力支持下，開(kāi)始了引進(jìn)技術(shù)消化吸收和自主開(kāi)發(fā)，并陸續(xù)取得了系列研究成果：包括如前所述的各種合成高分子防水卷材生產(chǎn)技術(shù)及其成套設(shè)備。
1．硫化型高分子防水卷材生產(chǎn)技術(shù)——三元乙丙橡膠防水卷材為代表
1）技術(shù)特點(diǎn)：
本生產(chǎn)線可用來(lái)生產(chǎn)橡膠或橡膠、塑料共混（如： “三元乙丙加丁基膠” 和“橡膠與氯化聚乙烯”等）的防水卷材，也可用來(lái)生產(chǎn)橡膠防腐蝕襯里等。防水卷材和耐蝕襯里雖然配方不同，但其生產(chǎn)工藝和裝備則基本相同，稍許改變操作條件，即可互相交替使用。
防水卷材和耐蝕襯里均屬無(wú)限長(zhǎng)的寬幅薄片制品，我國(guó)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是用四輥壓延出片，經(jīng)冷卻定型后，再卷成20米一卷，移送到硫化罐加熱硫化。由于壓延工藝無(wú)法避免窩氣現(xiàn)象，因而使制品致密性差，壓延時(shí)無(wú)法排氣。
本生產(chǎn)線以“擠出代壓延”生產(chǎn)橡膠防水卷材，采用我院自行研制成功的國(guó)內(nèi)先進(jìn)的冷喂料擠出機(jī)和先進(jìn)的寬幅L型機(jī)頭，輔以硫化設(shè)備組成的生產(chǎn)線。根據(jù)用戶及產(chǎn)品的不同要求，連續(xù)硫化方式可采用鼓式硫化機(jī)加壓予硫化和隨后的常壓硫化箱補(bǔ)充硫化；或在擠出之后經(jīng)過(guò)多鼓式硫化機(jī)連續(xù)硫化；硫化罐加壓連續(xù)硫化等。也可在擠出之后，經(jīng)冷卻并加墊布卷取，送硫化缸間歇硫化等。所擠出片材，因擠出壓力高，產(chǎn)品質(zhì)地致密、無(wú)氣泡，內(nèi)外光整而又紋理清晰。本生產(chǎn)線采用機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，確保生產(chǎn)效率高，質(zhì)量穩(wěn)定，且可降低成本，節(jié)約原料，減少能耗。該技術(shù)已獲得化工部科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。本生產(chǎn)線所生產(chǎn)的橡膠防水卷材，符合國(guó)家有關(guān)防水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并經(jīng)專(zhuān)門(mén)的測(cè)試中心檢測(cè)合格。
2）技術(shù)指標(biāo)：
本生產(chǎn)線所生產(chǎn)的片材規(guī)格：
最大擠出寬度：1370 mm 擠片厚度：08～6mm，厚度公差01 mm 生產(chǎn)能力：100萬(wàn)平方米/年。
3）主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
產(chǎn)品綜合成本 18元/米2 售價(jià)26~30元/米2
2．動(dòng)態(tài)硫化型高分子防水卷材生產(chǎn)技術(shù)——熱塑性三元乙丙橡膠防水卷材為代表
1）技術(shù)特點(diǎn)
熱塑性彈性體兼有EPDM的優(yōu)異功能和PVC的可焊特性,且原材料成本低，設(shè)備投資少，生產(chǎn)效率高，加工成本低。且其生產(chǎn)中的廢料及使用后的卷材可回收再利用，有利于環(huán)境保護(hù)。施工上采用熱焊接方式，方便可靠，解決了其它橡膠防水卷材因粘接問(wèn)題而發(fā)生的滲漏現(xiàn)象，降低了施工成本。
目前，本技術(shù)成果歷經(jīng)小試、中試以及試生產(chǎn)三個(gè)階段的檢驗(yàn)，經(jīng)用戶使用，效果顯著。該技術(shù)裝置經(jīng)不斷研究提高，現(xiàn)采用以“擠出代替壓延”法生產(chǎn)防水卷材，采用我院自行研制成功的國(guó)內(nèi)先進(jìn)的冷喂料擠出機(jī)和先進(jìn)的寬幅L型機(jī)頭，輔以冷卻、收卷等裝置組成的生產(chǎn)線。所擠出的卷材，因擠出壓力高，產(chǎn)品質(zhì)地致密、無(wú)氣泡，內(nèi)外光整而又紋理清晰。生產(chǎn)線采用機(jī)電一體化實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率，且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且可降低成本，節(jié)約原料，減少能耗。
2）技術(shù)指標(biāo)：
本生產(chǎn)線所生產(chǎn)的片材規(guī)格：
最大擠出寬度：1370 mm 擠片厚度：08～6mm，厚度公差01 mm 生產(chǎn)能力：100 萬(wàn)平方米/年。
3）主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
產(chǎn)品綜合成本 16元/米2 售價(jià)26~30元/米2