一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺及装置的制作方法

本发明涉及防水卷材用的改性沥青配料技术领域，更具体地，涉及一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺及装置。

背景技术：

改性沥青防水卷材是指利用橡胶、软化油以及其它改性剂改进沥青的性能，如温度敏感性，粘接力，耐候性等，再将改性好的沥青与聚酯无纺布或者高强度的pet材质、高延伸的pe材质等膜类材料复合而成所得到的一种建筑防水材料。

沥青改性的过程在业内称为配料，行业内常用的配料装置及工艺流程示意图如附图1所示，配料过程如下：

1、沥青置于储罐内，温度约为110℃，经过热交换器升温至160℃后进入配料釜，沥青投料结束后开启搅拌电机，对沥青进行搅拌；

2、搅拌开启后加入常温软化油，软化油投料结束后开启导热油阀门，对配料釜内物料开始加热，此时配料釜内物料温度由于常温导热油的加入降到150℃左右；

3、当配料釜内温度升至160℃时再加入橡胶材料等改性剂，橡胶改性剂投料结束后配料釜内温度会再次降至约150℃；以上物料投入过程约1小时15分钟；

4、继续加热、搅拌，当配料釜内物料升温至175℃后停止导热油加热；物料从150℃升温至175℃的过程约3小时；

5、开启胶体磨对配料釜内物料进行研磨，同时关闭导热油，持续搅拌，此过程称为“保温”；在搅拌与胶体磨的作用下，搅拌电机与胶体磨电机的电能转换成机械能再转化成热能，使配料釜内温度在没有导热油加热的情况下继续上升至190-195℃间，使物料中的改性剂分散完成；保温过程约持续2小时。

6、投入填充料，降温，等待检测合格后物料投入后续生产线；以投入填充料前所用时间为计，配料过程需花费总时间约6小时15分钟。

沥青改性剂以颗粒或粉末状橡胶为主，橡胶属于易燃材料。虽然通过液下加料的方式将橡胶与沥青混合后，大部分的橡胶会在沥青内部直接与沥青混合被分散，但是仍会有小部分橡胶团冒出液面。冒出液面的橡胶颗粒或者粉末会粘附在配料釜内壁。由于配料釜壁外侧有导热油盘管对沥青加热，因此配料釜壁的温度与导热油的温度相近，在220-230℃间，当粘附在配料釜内壁的橡胶在高温下与空气接触时，橡胶开始氧化，放热，直至出现火星、明火。当明火出现时，沥青在高温下产生的气体会被引燃，甚至出现闪爆，或者进入环保管道导致整个环保系统被引燃，存在巨大的安全隐患。

同时橡胶在吸收了软化油后会出现明显的溶胀，其体积会增大3-5倍。随着物料中的软化油被橡胶材料吸收，橡胶颗粒变大，同时大量的橡胶颗粒投入也会降低配料釜内温度，釜内物料的粘度会由500-2000mpa.s上升到50000-70000mpa.s。而高粘度的物料会带来多方面的不利影响，如降低物料流动速度，降低物料与釜壁的热传导效率，导致加热能耗、时耗增加；增大搅拌电机的负荷，导致电耗增加；不利于橡胶分散，降低改性剂利用率，导致产品质量不稳定，进一步带来改性剂过量使用的成本增加问题。

技术实现要素：

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺，用于解决橡胶改性剂与高温的配料釜壁接触出现的橡胶碳化、起火的问题。

本发明同时提供了一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料装置。

本发明采取的技术方案是：

一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺，依次包括如下过程：

第一步：沥青加热至温度b；

第二步：软化油及橡胶改性剂加入后，混合物料降温至温度d；

第三步：混合物料再次升温至温度e；

第四步：投入填充料后降温及检测；

其中，所述温度b的值大于所述温度d；所述温度e的值大于温度d；所述温度d的范围为178～182℃。

常见的沥青改性过程中，沥青与常温软化油、橡胶改性剂均加入配料釜内，混合后同时进行加热直至达到所需的反应温度，橡胶颗粒或者粉末会粘附在配料釜内壁，在配料釜壁外侧的导热油盘管的加热作用下，橡胶开始氧化，放热，直至出现火星、明火，而本技术方案中先经历沥青加热至高温的过程，改性原料达到反应温度所需的热量由高温沥青提供，因此软化油和橡胶改性剂分散的过程实际为降温的过程，不需要导热油盘管加热，因此也消除了橡胶起火的安全隐患。

优选地，所述一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺，包括如下步骤：

s1、沥青置于储罐内，经过热交换器后沥青升至温度a，预热后的沥青进入加热釜，再次对沥青进行加热，升至温度b；温度a为158～162℃；温度b为200～210℃；

s2、升温好的沥青抽入配料釜，搅拌开启后加入常温软化油，配料釜内物料降至温度c；温度c为193～197℃；

s3、加入橡胶改性剂，配料釜内物料继续下降至温度d；温度d为178～182℃；

s4、开启胶体磨对配料釜内物料进行研磨，配料釜内物料在搅拌、胶体磨的作用下升至温度e；温度e为188～192℃；

s5、投入填充料，降温至温度f，等待检测合格后物料投入后续生产线；温度f为168～172℃。

本技术方案中，置于储罐内的沥青温度约为110℃，首先通过热交换器进行预热，将温度提高到约160℃，再进入加热釜，沥青升温至200℃以上。高温沥青转入不设加热功能的配料釜内，开启搅拌，加入常温的软化油，此时因软化油温度较低，配料釜内物料温度略有下降，至200℃以下，再加入常温的橡胶改性剂，物料温度进一步下降至约180℃，开启胶体磨研磨物料，在搅拌与胶体磨的作用下，搅拌电机与胶体磨电机的电能转换成机械能再转化成热能，使配料釜内物料温度在没有导热油加热的情况下上升至190℃左右，使物料中的改性剂分散完成，最后投入填充料，完成改性，降温至约170℃，再对改性沥青进行检测，合格后投入后续生产线。

本技术方案中，沥青的升温过程与橡胶改性剂的分散过程不在同一个釜内进行，设有导热油盘管的加热釜负责对沥青进行升温，不设有导热油盘管的配料釜则进行橡胶改性剂的分散及沥青的改性。本方案将沥青的升温过程与橡胶改性剂分散过程分开后，橡胶改性剂不再与有导热油加热的釜内壁接触，避免了橡胶高温下的碳化、起火问题。

同时，本技术方案在加热釜中对纯沥青进行加热，相对于混合物料，纯沥青的粘度低，热交换效率高，因而提高了生产效率，同时也降低了能耗。

此外，常温橡胶改性剂投入配料釜时，配料釜内沥青的温度接近200℃，橡胶改性剂完成投料后的整体物料温度依然接近180℃，完全避免了从150℃升温至180℃的过程，也因此避免了改性料由于温度低、粘度高带来的耗时、耗能、质量不稳定等负面作用。

优选地，一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺，包括如下步骤：

s1、沥青置于储罐内，经过热交换器后沥青升至160℃，预热后的沥青进入加热釜，再次对沥青进行加热，升至温度205℃；

s2、升温好的沥青抽入配料釜，搅拌开启后加入常温软化油，配料釜内物料降至195℃；

s3、加入橡胶改性剂，配料釜内物料继续下降至180℃；

s4、开启胶体磨对配料釜内物料进行研磨，配料釜内物料在搅拌、胶体磨的作用下升至190℃；

s5、投入填充料，降温至170℃，等待检测合格后物料投入后续生产线。

优选地，所述步骤s1加热釜加热的沥青量分两次进入配料釜，用于配制两批次的改性沥青。本技术方案中，一个沥青加热釜加热的沥青可以用于配制两釜改性料，由于升温是能耗最大的过程，一次性加热得到两釜改性所用的高温沥青，可以节省能源、提高效率。

优选地，所述步骤s1中加热釜中温度b的沥青粘度小于600mpa.s。高温沥青的粘度低，有利于后续软化油、改性剂等物料的加入和均匀分散。

优选地，所述步骤s3中配料釜内温度d的物料粘度小于10000mpa.s。传统的配料过程中，大量的橡胶颗粒投入在降低配料釜内温度的同时使釜内物料的粘度由500-2000mpa.s上升到50000-70000mpa.s，而本技术方案中加入橡胶改性剂后，配料釜内温度d的物料粘度控制在30000～50000mpa.s内，因此可以避免高粘度带来的诸多不利影响。

优选地，所述步骤s1的过程为3小时10分钟和/或所述步骤s2的过程为20分钟。加热釜3小时10分钟加热的沥青量可以配制两批次改性沥青，因此对应到单一批次所需时间仅约为1小时35分钟。

优选地，所述步骤s3的过程为30分钟和/或所述步骤s4的过程为2小时。以投入填充料前所用时间为计，使用本技术方案的配料工艺单一批次配料过程需花费约4小时25分钟，相对于传统单配料釜加热的配料过程所用的约6小时15分钟，可节省一个多小时，因此极大地提高了生产效率。

一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料装置，包括相互连接的加热釜和配料釜，所述装置用于进行上述的一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺的配料过程。

本技术方案中，沥青进入加热釜后，加热釜通过设于外壁的导热油盘管内的高温导热油对沥青进行升温，导热油进入盘管的温度约230℃，离开盘管的温度约220℃，通过温度差和热传导可以保证沥青升温至200℃以上。加热釜和配料釜间通过沥青输送管进行连接，配料釜外壁不设导热油盘管，高温沥青进入配料釜后，为后续加入的原料提供主要的热量来源，胶体磨及配料釜内的搅拌装置的运行也为釜内物料提供了部分热能。配料釜内的混合物料经过过滤器，进入胶体磨，研磨后再输送回配料釜，以得到合格的改性沥青，最后降温至约170℃，检测合格后从配料釜内输送至后续产线。加热釜和配料釜内产生的尾气分别通过两条管道导入环保管道内统一进行处理。本技术方案提供了一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料装置，将沥青的升温过程与橡胶改性剂分散过程分开，橡胶改性剂不再与有导热油加热的配料釜内壁接触，避免了橡胶高温下的碳化、起火问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的橡胶改性剂不与有导热油加热的釜内壁接触，避免了橡胶高温下的碳化、起火问题；

(2)本发明只需要对纯沥青进行加热，提高了生产效率，同时降低了能耗；

(3)本发明避免了改性料由于温度低、粘度高带来的耗时、耗能、质量不稳定等负面作用。

附图说明

图1为行业内常用的防水卷材用改性沥青配料装置及工艺流程示意图。

图2为本实施例4安全高效的防水卷材用改性沥青配料装置及工艺流程示意图。

图中包含：加热釜100；导热油盘管200；配料釜300；胶体磨400；过滤器500。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

本实施例1为一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺，包括如下步骤：

s1、沥青置于储罐内，经过热交换器后沥青升至160℃，预热后的沥青进入加热釜，再次对沥青进行加热，升至温度205℃；

s2、升温好的沥青抽入配料釜，搅拌开启后加入常温软化油，配料釜内物料降至195℃；

s3、加入橡胶改性剂，配料釜内物料继续下降至180℃；

s4、开启胶体磨对配料釜内物料进行研磨，配料釜内物料在搅拌、胶体磨的作用下升至190℃；

s5、投入填充料，降温至170℃，等待检测合格后物料投入后续生产线。

本实施例1的步骤s1加热釜加热的沥青量分两次进入配料釜，用于配制两批次的改性沥青。步骤s1中加热釜中205℃的沥青粘度为500mpa.s。步骤s3中配料釜内180℃的物料粘度为35000mpa.s。步骤s1的过程为3小时10分钟。加热釜3小时10分钟加热的沥青量可以配制两批次改性沥青，因此对应到单一批次所需时间仅约为1小时35分钟。步骤s2的过程为20分钟。步骤s3的过程为30分钟。步骤s4的过程为2小时。以投入填充料前所用时间为计，使用本实施例1的配料工艺单一批次配料过程需花费约4小时25分钟。

本实施例1中，沥青的升温过程与橡胶改性剂的分散过程不在同一个釜内进行，设有导热油盘管的加热釜负责对沥青进行升温，不设有导热油盘管的配料釜则进行橡胶改性剂的分散及沥青的改性。将沥青的升温过程与橡胶改性剂分散过程分开后，橡胶改性剂不再与有导热油加热的釜内壁接触，避免了橡胶高温下的碳化、起火问题。同时，在加热釜中对纯沥青进行加热，相对于混合物料，纯沥青的粘度低，热交换效率高，因而提高了生产效率，同时也降低了能耗。此外，常温橡胶改性剂投入配料釜时，配料釜内沥青的温度为195℃，橡胶改性剂完成投料后的整体物料温度依然达180℃，完全避免了从150℃升温至180℃的过程，也因此避免了改性料由于温度低、粘度高带来的耗时、耗能、质量不稳定等负面作用。

实施例2

本实施例2为一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺，包括如下步骤：

s1、沥青置于储罐内，经过热交换器后沥青升至温度158℃，预热后的沥青进入加热釜，再次对沥青进行加热，升至温度200℃；

s2、升温好的沥青抽入配料釜，搅拌开启后加入常温软化油，配料釜内物料降至193℃；

s3、加入橡胶改性剂，配料釜内物料继续下降至178℃；

s4、开启胶体磨对配料釜内物料进行研磨，配料釜内物料在搅拌、胶体磨的作用下升至188℃；

s5、投入填充料，降温至168℃，等待检测合格后物料投入后续生产线。

实施例3

本实施例3为一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺，包括如下步骤：

s1、沥青置于储罐内，经过热交换器后沥青升至162℃，预热后的沥青进入加热釜，再次对沥青进行加热，升至210℃；

s2、升温好的沥青抽入配料釜，搅拌开启后加入常温软化油，配料釜内物料降至197℃；

s3、加入橡胶改性剂，配料釜内物料继续下降至182℃；

s4、开启胶体磨对配料釜内物料进行研磨，配料釜内物料在搅拌、胶体磨的作用下升至192℃；

s5、投入填充料，降温至172℃，等待检测合格后物料投入后续生产线。

实施例4

如图2所示，一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料装置，包括相互连接的加热釜100和配料釜300，用于进行实施例1的一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料工艺的配料过程。

本实施例4中，沥青进入加热釜100后，加热釜100通过设于外壁的导热油盘管200内的高温导热油对沥青进行升温，导热油进入盘管的温度约230℃，离开盘管的温度约220℃，通过温度差和热传导可以保证沥青升温至200℃以上。加热釜100和配料釜300间通过沥青输送管进行连接，配料釜300外壁不设导热油盘管，高温沥青进入配料釜300后，为后续加入的原料提供主要的热量来源，胶体磨400及配料釜300内的搅拌装置的运行也为釜内物料提供了部分热能。配料釜300内的混合物料经过过滤器500，进入胶体磨400，研磨后再输送回配料釜300，以得到合格的改性沥青，最后降温至约170℃，检测合格后从配料釜300内输送至后续产线。加热釜100和配料釜300内产生的尾气分别通过两条管道导入环保管道内统一进行处理。本实施例4提供了一种安全高效的防水卷材用改性沥青配料装置，将沥青的升温过程与橡胶改性剂分散过程分开，橡胶改性剂不再与有导热油加热的配料釜内壁接触，避免了橡胶高温下的碳化、起火问题。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。