土工合成材料制造技术与性能(2014土工协会)靳向煜

1、东华大学东华大学靳向煜靳向煜土土 工工 合合 成成 材材 料料土工织物织造（有纺土工织物）：编织型、机织型、针织型非织造（非织土工织物）：机械加固型、化学粘合型、热粘合土工膜压延型：聚氯乙烯土工膜等吹塑型：聚乙烯土工膜（PE）等土工复合材料复合土工膜：一布一膜、两布一膜等复合土工织物：机织布与非织造布复合等复合防排水材料：排水带、排水管、排水防水材料等土工特种材料：土工模袋、土工格栅、土工格室、GCL等建筑防水材料建筑防水材料新型防水材料：SBS/APP改性沥青防水卷材等沥青油毡类：石油沥青纸胎油毡等农用材料农用材料农用覆盖膜：棚膜、地膜温室大棚用纺织品：保温幕等农用水土保护用纺织品：排水板非

2、织造滤膜等农用包装运输防护类纺织品：运输袋、苫布等植物生长基质材料用纺织品：培育垫、人工草皮基布等土工织物土工织物织织 造（有纺土工织物）：编织型（平织法、圆织法）造（有纺土工织物）：编织型（平织法、圆织法） 机织型（平纹法、斜纹法）机织型（平纹法、斜纹法） 针织型（经编法、缝编法）针织型（经编法、缝编法）非织造（非织土工织物）：机械加固型（针刺法）非织造（非织土工织物）：机械加固型（针刺法） 化学粘合型（喷胶法）化学粘合型（喷胶法） 热粘合型（热轧法）热粘合型（热轧法） 土工织物是用于岩土工程的透水性聚合物材料，俗称土工布，按照土工织物是用于岩土工程的透水性聚合物材料，俗称土工布，按照制造方

3、法不同，分为有纺土工织物和非织土工织物，有纺土工织物是由制造方法不同，分为有纺土工织物和非织土工织物，有纺土工织物是由纤维纱或长丝按一定方向排列机织而成，而非织土工织物是由短纤维或纤维纱或长丝按一定方向排列机织而成，而非织土工织物是由短纤维或长丝按随机或定向排列，制成薄絮垫，再经机械、热粘或化学粘合而成。长丝按随机或定向排列，制成薄絮垫，再经机械、热粘或化学粘合而成。产品类型产品类型土工膜土工膜压延型：聚氯乙烯土工膜（压延型：聚氯乙烯土工膜（PVCPVC）等）等吹塑型：聚乙烯土工膜（吹塑型：聚乙烯土工膜（PEPE）等）等土工复合材料土工复合材料复合土工膜复合土工膜 一布一膜、两布一膜等一布一膜

4、、两布一膜等复合土工织物复合土工织物 机织机织/ /经编经编 经编经编/ /非织造等非织造等复合防排水材料复合防排水材料 排水带、排水管（盲沟材料）、排水防排水带、排水管（盲沟材料）、排水防水材料等水材料等产品类型产品类型土工合成材料的原料土工合成材料的原料1.1 土工合成材料原料的概况土工合成材料原料的概况 纤维是生产土工合成材料最基本的原料，纤维原料的特性对它所纤维是生产土工合成材料最基本的原料，纤维原料的特性对它所形成的非织造布产品的性质有着重要的影响，不同用途的非织造布对形成的非织造布产品的性质有着重要的影响，不同用途的非织造布对纤维原料要求不同，用作土工布的纤维原料要求强度高，伸长回

5、复性纤维原料要求不同，用作土工布的纤维原料要求强度高，伸长回复性好，耐腐蚀性好，耐气候性好。好，耐腐蚀性好，耐气候性好。土工合成材料原料及性能土工合成材料原料及性能1、聚酯、聚酯(PET) 聚酯属于高分子化合物。是由对苯二甲酸（聚酯属于高分子化合物。是由对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（）和乙二醇（EG）经过）经过缩聚产生聚对苯二甲酸乙二醇酯（缩聚产生聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），其中的部分），其中的部分PET再通过水下切粒而再通过水下切粒而最终生成。纤维级聚酯切片用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝，是供给涤纶纤最终生成。纤维级聚酯切片用于制造涤纶短纤维和涤纶长丝，是供给涤纶纤维企业加工纤维及相关产品

6、的原料，涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据维企业加工纤维及相关产品的原料，涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据着化纤行业近着化纤行业近80%的市场份额。的市场份额。性性 能能 指指 标标短短 纤纤 维维长长 丝丝普通普通强力强力断裂强度断裂强度(cN/dtex)干态干态4.25.73.85.35.67.9断裂强度断裂强度(cN/dtex)湿态湿态4.25.73.85.35.67.9相对湿强度相对湿强度()100100100伸长率伸长率()干态干态20502032717伸长率伸长率()湿态湿态20502032717回弹率回弹率()伸长率时伸长率时909995100初始模数初始模数(cN/dtex)

7、226279141相对密度相对密度1.38吸湿率吸湿率()20RH650.40.5热性能热性能软化点：软化点：238240，熔点：，熔点：255260。在火焰中一面熔融，一面徐徐燃烧，不能自燃。在火焰中一面熔融，一面徐徐燃烧，不能自燃。耐日光性耐日光性优良，仅次于聚丙烯腈纤维优良，仅次于聚丙烯腈纤维耐酸性耐酸性35(质量分数质量分数)盐酸，盐酸，75(质量分数质量分数)硫酸、硫酸、60(质量分数质量分数)硝酸对其强度无影响硝酸对其强度无影响耐碱性耐碱性10(质量分数质量分数)苛性钠溶液和苛性钠溶液和28(质量分数质量分数)氨水对其强度无影响氨水对其强度无影响表表1 聚酯纤维的主要性能指标聚酯纤

8、维的主要性能指标化纤生产线技术流程化纤生产线纺丝、冷却化纤生产线纺丝、冷却化纤生产线拉伸、定型化纤生产线拉伸、定型化纤生产线卷曲、干燥化纤生产线卷曲、干燥化纤生产线卷曲、干燥化纤生产线卷曲、干燥2.2.聚丙烯聚丙烯(PP)(PP) 聚丙烯聚丙烯polypropylene,polypropylene, 分子式：分子式：(C3H6)n(C3H6)n。根据分子构型不同，按甲基。根据分子构型不同，按甲基排列位置分为等规聚丙烯（排列位置分为等规聚丙烯（isotaetic polyproleneisotaetic polyprolene）、无规聚丙烯）、无规聚丙烯（atactic polypropylen

9、eatactic polypropylene）和间规聚丙烯（）和间规聚丙烯（syndiotatic polypropylenesyndiotatic polypropylene）三种。甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，聚丙烯树脂若甲基无秩三种。甲基排列在分子主链的同一侧称等规聚丙烯，聚丙烯树脂若甲基无秩序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两序的排列在分子主链的两侧称无规聚丙烯，当甲基交替排列在分子主链的两侧称间规聚丙烯。侧称间规聚丙烯。性性 能能 指指 标标短短 纤纤长长 丝丝断裂强度断裂强度(cN/dtex)干态干态4.06.64.06.6断裂强度断裂强度(

10、cN/dtex)湿态湿态4.06.64.06.6相对湿强度相对湿强度()100100伸长率伸长率()干态干态30602560伸长率伸长率()湿态湿态30602560回弹率回弹率()伸长率时伸长率时9010090100初始模数初始模数(cN/dtex)184935106相对密度相对密度0.91吸湿率吸湿率()20 RH650热性能热性能软化点：软化点：140150，熔点：，熔点：165173。在火焰中一面熔融，一面徐徐燃烧。在火焰中一面熔融，一面徐徐燃烧耐日光性耐日光性不佳，日晒后强度降低不佳，日晒后强度降低耐酸性耐酸性除氯磺酸、浓硝酸等氧化性酸外，对其他酸抵抗性能良好除氯磺酸、浓硝酸等氧化性酸

11、外，对其他酸抵抗性能良好耐碱性耐碱性浓苛性钠溶液对其强度无甚影响浓苛性钠溶液对其强度无甚影响耐其他化学药品耐其他化学药品抵抗性能优良抵抗性能优良表表 2聚丙烯纤维的主要性能参数聚丙烯纤维的主要性能参数土工合成材料原料及性能土工合成材料原料及性能土工合成材料原料及性能土工合成材料原料及性能3 3、聚酰胺、聚酰胺（PAPA） 聚酰胺聚酰胺 英文名称：英文名称：polyamidepolyamide定义：重复单元以酰胺基为结构特征基定义：重复单元以酰胺基为结构特征基团的一类聚合物。包括脂肪族、半脂肪族及芳香族聚酰胺。团的一类聚合物。包括脂肪族、半脂肪族及芳香族聚酰胺。PAPA的品种繁多，的品种繁多，有

12、有PA6PA6、PA66PA66、PAllPAll、PAl2PAl2、PA46PA46、PA610PA610、PA612PA612、PAl010PAl010等，以及近几等，以及近几年开发的半芳香族尼龙年开发的半芳香族尼龙PA6TPA6T和特种尼龙等很多新品种。土工合成材料常用和特种尼龙等很多新品种。土工合成材料常用聚酰胺聚酰胺6 6和和6666。性性 能能 指指 标标短短 纤纤 维维长长 丝丝普通普通强力强力断裂强度断裂强度(cN/dtex)干态干态4.06.64.25.65.68.4断裂强度断裂强度(cN/dtex)湿态湿态3.35.63.75.25.27.1相对湿强度相对湿强度()8390

13、84928492伸长率伸长率()干态干态256028451625伸长率伸长率()湿态湿态276336522030回弹率回弹率()伸长率时伸长率时95 10098100初始模数初始模数(cN/dtex)7.1 2618402444相对密度相对密度1.14吸湿率吸湿率()20 RH653.55.0热性能热性能软化点：软化点：180，熔点：，熔点：215220。在火焰中一面熔融，一面徐徐燃烧。在火焰中一面熔融，一面徐徐燃烧耐日光性耐日光性不佳，日晒后强度降低，颜色变黄不佳，日晒后强度降低，颜色变黄耐酸性耐酸性浓盐酸，浓硫酸、浓硝酸可使其部分分解而溶解，但浓盐酸，浓硫酸、浓硝酸可使其部分分解而溶解，但

14、7(质量分数质量分数)盐酸、盐酸、20(质量分数质量分数)硫酸和硫酸和10(质量分数质量分数)硝酸对其强度无甚影响硝酸对其强度无甚影响耐碱性耐碱性在在50(质量分数质量分数)苛性钠溶液，苛性钠溶液，28(质量分数质量分数)氨水中对其强度几乎不降低氨水中对其强度几乎不降低耐其他化学药品耐其他化学药品一般的都有良好的抵抗性一般的都有良好的抵抗性表表 3聚酰胺纤维的主要性能指标聚酰胺纤维的主要性能指标土工合成材料原料及性能土工合成材料原料及性能4、聚乙烯醇、聚乙烯醇（PVA）聚乙烯醇纤维，以聚乙烯醇为原料纺丝制得的合成纤维。英文名称：聚乙烯醇纤维，以聚乙烯醇为原料纺丝制得的合成纤维。英文名称：pol

15、yvinylalcohol fiber 定义：由聚乙烯醇纺制成的合成纤维，以聚乙烯醇为原定义：由聚乙烯醇纺制成的合成纤维，以聚乙烯醇为原料纺丝制得的合成纤维。将这种纤维经甲醛处理所得到聚乙烯醇缩甲醛纤维，料纺丝制得的合成纤维。将这种纤维经甲醛处理所得到聚乙烯醇缩甲醛纤维，中国称维纶，国际上称维尼纶。比较低分子量聚乙烯醇为原料经纺丝制得的中国称维纶，国际上称维尼纶。比较低分子量聚乙烯醇为原料经纺丝制得的纤维是水溶性的，称为水溶性聚乙烯醇纤维。纤维是水溶性的，称为水溶性聚乙烯醇纤维。性性 能能 指指 标标短短 纤纤 维维长长 丝丝普通普通强力强力普通普通强力强力断裂强度断裂强度(cN/tex)干态

16、干态4.14.46.08.82.63.55.38.4断裂强度断裂强度(cN/tex)湿态湿态2.84.64.77.51.92.84.47.5钩接强度钩接强度(cN/tex)2.64.84.45.14.05.3.211.5结节强度结节强度(cN/tex)2.13.54.04.61.92.72.24.4伸长率伸长率()干态干态12269171722822伸长率伸长率()湿态湿态132710181725826伸长率伸长率3的弹性回复率的弹性回复率()7085728570907090弹性模量弹性模量(cN/tex)226262115537962220回潮率回潮率()4.55.04.55.03.54.5

17、3.05.0密度密度(g/cm3)1.281.301.281.301.281.301.281.30热性能热性能干热软化点：干热软化点：215220，熔点不明显，能燃烧，燃烧后变成褐色或黑色不规则硬块，熔点不明显，能燃烧，燃烧后变成褐色或黑色不规则硬块耐日光性耐日光性良好良好耐酸性耐酸性受受10盐酸或盐酸或30硫酸作用而无影响，在浓的盐酸、硝酸和硫酸中发生溶胀和分解硫酸作用而无影响，在浓的盐酸、硝酸和硫酸中发生溶胀和分解耐碱性耐碱性在在50苛性钠溶液中和浓氨水中强度几乎没有降低。苛性钠溶液中和浓氨水中强度几乎没有降低。表表4 聚乙烯醇纤维的主要性能指标聚乙烯醇纤维的主要性能指标土工合成材料原料及

18、性能土工合成材料原料及性能5、玻璃纤维玻璃纤维 英文：英文：glass fiber或或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的相当于一根

19、头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。组成。型号型号生产厂生产厂抗拉强度抗拉强度(GPa)抗拉模量抗拉模量(GPa)伸长伸长(%)密度密度(g/cm3)单纤维直径单纤维直径(m)S2-493Owen Corning4.6684.35.53.499E3.676 2.56 表表 玻璃纤维性能玻璃纤维性能土工合成材料原料及性能土工合成材料原料及性能6、碳纤维碳纤维 它它具有较高的强度与模量，其与树脂的润湿性、粘附性较差，在制备具有较高的强度与模量，其与树脂的润湿性、粘附性较差，在制备复合材料前，需对纤维进行表面活化处理。碳纤维增

20、强复合材料是一种强复合材料前，需对纤维进行表面活化处理。碳纤维增强复合材料是一种强度、刚度、耐热性均好的复合材料度、刚度、耐热性均好的复合材料品品 名名型号型号生产厂生产厂抗拉强度抗拉强度(GPa)抗拉模量抗拉模量(GPa)伸长伸长(%)密度密度(g/m3)单纤维直径单纤维直径(m)Torayca(聚丙烯腈基聚丙烯腈基)M40东丽东丽2.743920.61.816.5M60J3.925880.71.944.7T3003.522351.51.757T300T4.202301.91.797T800H5.492941.91.815T10007.062942.4 5Thornel(沥青基沥青基)P10

21、0阿莫可阿莫可2.377580.32.1510P1202.378270.32.1810K1100X3.109660.32.2010 表表 碳纤维性能碳纤维性能PAN基碳纤维技术流程基碳纤维技术流程PAN基碳纤维上浆干燥技术基碳纤维上浆干燥技术土工合成材料原料及性能土工合成材料原料及性能7、芳香族聚酰纤维、芳香族聚酰纤维 高强高模合成纤维：芳香族聚酰纤维的最大特点是低密度、高强度、高强高模合成纤维：芳香族聚酰纤维的最大特点是低密度、高强度、高模量、耐高温，与树脂粘结性好，能制成长丝、粗纱和织物，用作塑高模量、耐高温，与树脂粘结性好，能制成长丝、粗纱和织物，用作塑料基复合材料的增强相。它所增强的复

22、合材料的拉伸强度优于玻璃纤维料基复合材料的增强相。它所增强的复合材料的拉伸强度优于玻璃纤维和碳纤维增强塑料，弹性模量是玻璃纤维增强塑料的和碳纤维增强塑料，弹性模量是玻璃纤维增强塑料的2倍，但低于碳纤维倍，但低于碳纤维增强塑料。增强塑料。 品品 名名型号型号生产厂生产厂抗拉抗拉强度强度(GPa)抗拉抗拉模量模量(GPa)伸长伸长(%)密度密度(g/m3)单纤维直单纤维直径径(m)对位芳香族对位芳香族聚酰胺纤维聚酰胺纤维Kevlar29杜邦杜邦2.76582.71.4412492.761201.92.51.4511.91293.88833.31.44121492.401431.51.4712Twa

23、ron 阿克苏阿克苏2.80803.31.4412HM2.801202.01.4512芳香族聚酯芳香族聚酯纤维纤维VectranHS赫斯特赫斯特.赛拉尼赛拉尼斯斯2.73.1662.22.51.4123Ekorol Sumitomo3.23.71351722.22.6 表表1-11 对位芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维性能对位芳香族聚酰胺纤维和芳香族聚酯纤维性能土工合成材料原料及性能土工合成材料原料及性能8、超高模量聚乙烯纤维超高模量聚乙烯纤维 它它具有极高的强度，还有化学稳定性、生物适应性好和低密度优点，但具有极高的强度，还有化学稳定性、生物适应性好和低密度优点，但在用于复合材料时受到粘着性

24、差的限制，必须经过等离子体烧蚀、辐射在用于复合材料时受到粘着性差的限制，必须经过等离子体烧蚀、辐射诱导接枝等不同方法的表面改性处理。诱导接枝等不同方法的表面改性处理。品品 名名型号型号生产厂生产厂抗拉强度抗拉强度(GPa)抗拉模量抗拉模量(GPa)伸长伸长(%)密度密度(g/m3)单纤维直径单纤维直径(m)DyneemaSK60DSN/东洋纺东洋纺2.7873.50.97 Tekmilon Mitsui2.4588.240.9638Spectra900Allied Signal2.651173.50.973810003.091722.70.9727 表表1-12 高强聚乙烯纤维性能高强聚乙烯纤

25、维性能二土工合成材料的制造工艺二土工合成材料的制造工艺针刺非织造土工布加工技术针刺非织造土工布加工技术2.1 短纤非织造针刺加固的原理短纤非织造针刺加固的原理 利用三角截面利用三角截面(或其它截面或其它截面)棱边带倒钩的刺针对纤网进棱边带倒钩的刺针对纤网进行反复穿刺。倒钩穿过纤网时，将纤网表面和局部里层纤维行反复穿刺。倒钩穿过纤网时，将纤网表面和局部里层纤维强迫刺入纤网内部。由于纤维之间的摩擦作用，原来蓬松的强迫刺入纤网内部。由于纤维之间的摩擦作用，原来蓬松的纤网被压缩。刺针退出纤网时，刺入的纤维束脱离倒钩而留纤网被压缩。刺针退出纤网时，刺入的纤维束脱离倒钩而留在纤网中，这样，许多纤维束纠缠住

26、纤网使其不能再恢复原在纤网中，这样，许多纤维束纠缠住纤网使其不能再恢复原来的蓬松状态。经过许多次的针刺，相当多的纤维束被刺入来的蓬松状态。经过许多次的针刺，相当多的纤维束被刺入纤网，使纤网中纤维互相缠结，从而形成具有一定强力和厚纤网，使纤网中纤维互相缠结，从而形成具有一定强力和厚度的针刺法非织造材料。度的针刺法非织造材料。 土工布的成型结构（土工布的成型结构（平行网纤维平行网纤维三维排列网三维排列网） 孔径、通道极大改变孔径、通道极大改变！ 刺针的结构刺针的结构普通刺针 针叶截面为三角形，三个棱边上各有3个相互错开的钩刺。该类型刺针应用最多，主要用于预针刺和一般针刺非织造材料的加工。 刺针的结

27、构刺针的结构预针刺加固工艺及设备预针刺加固工艺过程预针刺加固工艺过程 针刺机主传动通过曲针刺机主传动通过曲柄柄- -连杆机构驱动针梁、针板和刺连杆机构驱动针梁、针板和刺针一起作上下往复运动。蓬松的纤针一起作上下往复运动。蓬松的纤网在喂给帘夹持下送入针刺区。当网在喂给帘夹持下送入针刺区。当针板向下运动时，刺针刺入纤网，针板向下运动时，刺针刺入纤网，纤网紧靠托网板。当针板向上运动纤网紧靠托网板。当针板向上运动时，纤网与刺针之间的摩擦使纤网时，纤网与刺针之间的摩擦使纤网和刺针一起向上运动，纤网紧靠剥和刺针一起向上运动，纤网紧靠剥网板。喂入和输出速度相配合，可网板。喂入和输出速度相配合，可以间歇步进，

28、也可连续运动。纤网以间歇步进，也可连续运动。纤网通过针刺区后，具备一定的强力、通过针刺区后，具备一定的强力、密度和厚度，然后再送至主针刺或密度和厚度，然后再送至主针刺或花纹针刺加工花纹针刺加工。 预针刺加固工艺及设备预针刺加固工艺及设备 预针刺加固工艺过程主传动针梁针板刺针输出辊喂给帘托网板剥网板针刺区几种主针刺加固工艺几种主针刺加固工艺梳理成网（铺网）梳理成网（铺网）预针刺喂入机构预针刺喂入机构主针刺加固工艺主针刺加固工艺 对经过预针刺的纤网进行针刺以增加针刺密度对经过预针刺的纤网进行针刺以增加针刺密度(一一)主要特点主要特点剥网板与托网板之间的距离较小剥网板与托网板之间的距离较小针刺频率较

29、高针刺频率较高针刺动程较小针刺动程较小针板植针密度较大，刺针较短针板植针密度较大，刺针较短(二二)主针刺工艺有多种形式：主针刺工艺有多种形式：按针板数多少，有单针板、双针板和多针板按针板数多少，有单针板、双针板和多针板按针刺方向，有单向针刺和对刺，对刺又可分为异位对刺和同位对刺及按针刺方向，有单向针刺和对刺，对刺又可分为异位对刺和同位对刺及交替针刺和同时针刺交替针刺和同时针刺 针刺加固技术要求针刺加固技术要求 针刺非织造工艺形式有预刺、主刺、花纹针刺、环式针刺和管式针刺等。针刺非织造工艺形式有预刺、主刺、花纹针刺、环式针刺和管式针刺等。土工织物主要用有预刺、主刺；花纹针刺（土工织物主要用有预刺

30、、主刺；花纹针刺（GCLGCL）。）。 工艺路线：工艺路线： 纤维原料纤维原料（配比）（配比）开开松松混合混合恒恒定量给定量给料料高速高速分分梳梳交叉铺网交叉铺网多多棍棍牵伸牵伸压缩延伸压缩延伸预针刺预针刺主针刺主针刺（整反多道）（整反多道）热定型（拉幅）热定型（拉幅）分分切卷绕切卷绕（质量检验）（质量检验）成品包装成品包装 针刺土工布主要针刺土工布主要技术技术参数：参数： (1) (1) 针刺深度（针刺深度（mmmm）：太小和过大均造成产品强力降低；）：太小和过大均造成产品强力降低； (2) (2) 针刺密度（刺针刺密度（刺/cm2/cm2）：太小和过大均造成产品强力降低）：太小和过大均造成

31、产品强力降低； (3 (3）纤网速度（）纤网速度（m/minm/min）：影响土工布密度（）：影响土工布密度（g/cm3)g/cm3)、孔径、延伸率等。、孔径、延伸率等。 增强针刺土工材料性能技术增强针刺土工材料性能技术 不同结构刺针及其排不同结构刺针及其排列角度对机织基布经纬线列角度对机织基布经纬线的作用。的作用。增强针刺土工材料性能技术增强针刺土工材料性能技术 短纤针刺土工布是非织造针刺土工布中的主要产品，投资比较小，短纤针刺土工布是非织造针刺土工布中的主要产品，投资比较小，近来随着采用高频率高密度针刺及加筋工艺，其抗拉强度与纺粘法相比，近来随着采用高频率高密度针刺及加筋工艺，其抗拉强度与

32、纺粘法相比，差距不大，而纤维缠结程度较高，特别有利于满足土工布对相对孔径、差距不大，而纤维缠结程度较高，特别有利于满足土工布对相对孔径、垂直渗透系数的性能要求，根据工程生物学要求，可采用降解类的纤维垂直渗透系数的性能要求，根据工程生物学要求，可采用降解类的纤维等。等。 目前无纺型产品在工程中应用以短纤针刺型为主，尤其以幅宽目前无纺型产品在工程中应用以短纤针刺型为主，尤其以幅宽4m6m，克重，克重300g/-400g/的产品应用较多。应用范围越来越广，用量也的产品应用较多。应用范围越来越广，用量也逐年增加，尤以水利工程中用作滤层的用量较多，其次是公路、铁路、逐年增加，尤以水利工程中用作滤层的用量

33、较多，其次是公路、铁路、环保、机场、海岸等各项工程。环保、机场、海岸等各项工程。 针刺工艺与土工织物生产流程针刺工艺与土工织物生产流程推荐的土工织物工艺流程，特点：推荐的土工织物工艺流程，特点： 采用采用“CBF”系统，有利于厚纤网喂入。系统，有利于厚纤网喂入。 预针刺后进行纤网牵伸，有利于提高纵向强力。预针刺后进行纤网牵伸，有利于提高纵向强力。 主针刺采用四针板对刺针刺机，流程可缩短主针刺采用四针板对刺针刺机，流程可缩短。纺丝成网土工布工艺原理纺丝成网土工布工艺原理1.1.长丝纺粘针刺土工布与短纤针刺土工布的比例大约长丝纺粘针刺土工布与短纤针刺土工布的比例大约60%60%：40%40%；尽管

34、短纤针刺土工布中；尽管短纤针刺土工布中PPPP所占比例高达所占比例高达70%70%，但长丝纺粘针刺土工布中，但长丝纺粘针刺土工布中，PPPP所占比例约所占比例约30-40%30-40%，其余大部分为，其余大部分为PETPET。在我国，长丝纺粘针刺土工布。在我国，长丝纺粘针刺土工布在针刺土工布中所占比例仅为在针刺土工布中所占比例仅为20%20%左右，而且均为左右，而且均为PETPET长丝纺粘针刺土工布。长丝纺粘针刺土工布。PPPP长丝纺粘针刺土工布尚长丝纺粘针刺土工布尚未形成产业化生产，仍为空白。未形成产业化生产，仍为空白。2.纺丝成网法是非织造材料生产的主要方法之一，又被称为纺粘法。其原理是利

35、用化纤纺丝的方法，将高聚纺丝成网法是非织造材料生产的主要方法之一，又被称为纺粘法。其原理是利用化纤纺丝的方法，将高聚物纺丝、牵伸、铺叠成网，最后经针刺、热轧或自身粘合等方法加固形成非织造材料。目前较多采用物纺丝、牵伸、铺叠成网，最后经针刺、热轧或自身粘合等方法加固形成非织造材料。目前较多采用聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚酰胺。纺丝成网工艺原理聚丙烯、聚酯、聚乙烯和聚酰胺。纺丝成网工艺原理 熔融纺丝成网工艺原理：熔融纺丝成网工艺原理： 聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝束经气流冷却牵伸后，聚合物切片送入螺杆挤出机，经熔融、挤压、过滤、计量后，由喷丝孔喷出，长丝丝

36、束经气流冷却牵伸后，均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合或针刺加固后成为纺丝成网法非织造材料。均匀铺放在凝网帘上，形成的长丝纤网经热粘合、化学粘合或针刺加固后成为纺丝成网法非织造材料。 工艺流程为：工艺流程为： 聚合物切片聚合物切片切片烘燥切片烘燥熔融挤压熔融挤压纺丝纺丝冷却冷却 牵伸牵伸分丝分丝铺网铺网加固加固切边切边卷绕卷绕 纺丝成网工艺原理与过程纺丝成网工艺原理与过程熔融纺丝成网工艺原理 料斗螺杆挤出机计量泵纺丝箱冷却风牵伸装置分丝至卷绕加固成网装置过滤主要体现在以下几个方面：主要体现在以下几个方面：纺丝技术纺丝技术气流牵伸技术气流牵伸技术分丝摆丝技术分丝摆丝技术铺网技术

37、铺网技术针刺固结技术针刺固结技术自动化控制技术自动化控制技术与纤针刺土工布相比，长丝纺粘土工布具与纤针刺土工布相比，长丝纺粘土工布具以下特点以下特点力学性能更加优良力学性能更加优良相同克重下：相同克重下：长丝纺粘针刺土工布长丝纺粘针刺土工布断裂强力断裂强力比短纤针刺土工布比短纤针刺土工布大大50%50%以上；以上；长丝纺粘针刺土工布长丝纺粘针刺土工布顶破强力顶破强力比短纤针刺土工布比短纤针刺土工布大大60%60%以上；以上；长丝纺粘针刺土工布长丝纺粘针刺土工布撕破强力撕破强力比短纤针刺土工布比短纤针刺土工布大大70%70%以上；以上；国产国产6.86.8米幅宽涤纶长丝纺粘针刺土工布的实测强力指

38、标米幅宽涤纶长丝纺粘针刺土工布的实测强力指标纵向强力高于横向强力；纵向强力高于横向强力； 纵横向强力比大约纵横向强力比大约1.21.21.31.3。 指标高出指标高出GB/17639-1998GB/17639-1998的指标的指标202030%30%以上，几乎超过短纤标准以上，几乎超过短纤标准1 1倍倍, ,具有更大的延伸率，能更好地适合具有更大的延伸率，能更好地适合凹凸不平的防护基面以及防护基面缩胀所引起的变形。凹凸不平的防护基面以及防护基面缩胀所引起的变形。 针刺密度相对较低，因此其结构更加蓬松，具有更好的垂直及平面水力性能。针刺密度相对较低，因此其结构更加蓬松，具有更好的垂直及平面水力性

39、能。 生产流程短，产量大，生产效率高，综合能耗更低。生产流程短，产量大，生产效率高，综合能耗更低。丙纶长丝纺粘针刺土工布技术丙纶长丝纺粘针刺土工布技术丙纶长丝纺粘针刺土工布的特点丙纶长丝纺粘针刺土工布的特点 丙纶密度较小，仅为丙纶密度较小，仅为091g/cm（涤纶为（涤纶为1.38g/cm）因此丙纶土工布与涤纶土工布粗比，在相同）因此丙纶土工布与涤纶土工布粗比，在相同的克重下，具有更大的覆盖面积。的克重下，具有更大的覆盖面积。 丙纶的耐酸碱性能，特别是耐碱性性能好于涤纶，在土质酸碱性较强的地下进行防护、加强、丙纶的耐酸碱性能，特别是耐碱性性能好于涤纶，在土质酸碱性较强的地下进行防护、加强、防水

40、、防渗等使用时其效果好于涤纶。防水、防渗等使用时其效果好于涤纶。 丙纶纤维表面摩擦系数较小，纤维之间摩擦力小，而且耐磨性好，抗震动摩擦性能远好于涤纶。丙纶纤维表面摩擦系数较小，纤维之间摩擦力小，而且耐磨性好，抗震动摩擦性能远好于涤纶。 丙纶抗紫外线耐老化性能较差，但可通过添加剂进行改善。丙纶抗紫外线耐老化性能较差，但可通过添加剂进行改善。 在发达国家中，丙纶长丝纺粘针刺土工布占长丝纺粘土工布比例达在发达国家中，丙纶长丝纺粘针刺土工布占长丝纺粘土工布比例达3030 40%40%，有的国家甚至达，有的国家甚至达到到50%50%以上。以上。Polyfelt TS系列聚丙烯长丝无纺土工布产品特点：产品

41、特点：100聚丙烯长丝无纺土工布规格100g/m21100/m2高剥离强度高抗酸碱腐蚀性能（PH213）功能：功能：隔离、反滤、加筋、保护应用领域：应用领域：路面防裂（PGM）软土地基隔离土工膜保护层土工合成材料土工合成材料纺粘无纺土工布纺粘无纺土工布TenCate Geosynthetics Nonwovens product range 纺丝成网工艺原理与过程纺丝成网工艺原理与过程PET纤网单位面积质量、纤维细度与加固方式纤网单位面积质量、纤维细度与加固方式5002001005020101000面密度(g/m2)17 纤维细度(dtex)3.5热粘合针刺 纺丝成网工艺与产品性能纺丝成网工艺

42、与产品性能纺丝成网法非织造材料的典型应力-应变曲线 黑线-机织物 虚线-热粘合纺丝成网非织造材料点线-针刺加固纺丝成网非织造材料 纺丝成网工艺与产品性能纺丝成网工艺与产品性能 成网工艺是影响产品均匀性和提高产量的关键。成网技术分析： 击打摆丝 类似农业喷灌的击打头，击打频率8001200Hz，低克重纤网均匀性较差，易出现云斑。 附壁式摆丝 牵伸管出口处设横向摆动的摆丝辊，摆丝频率通常在400Hz以下，网下吸力不足及气流波动时，易产生并丝，产品纵横向强力比较小。 静电分丝 20kv高压静电分丝，但对气流不起作用，必须辅以其它技术手段，才能实现牵伸后气流均匀降速的问题。 水刺法加固纤网原理水刺法加

43、固纤网原理 水刺法加固纤网原理 水刺法加固纤网原理与针刺工艺相似，但不用刺针，而是采用高压产生的多股微细水射流喷射纤网。水射流穿过纤网后，受托持网帘的反弹，再次穿插纤网，由此，纤网中纤维在不同方向高速水射流穿插的水力作用下，产生位移、穿插、缠结和抱合，从而使纤网得到加固。 水刺设备水刺设备水刺加固系统 可加工纤网单位面积质量为25250g/cm2，工作幅宽3.6m，最高水压25Mpa，生产速度10100m/min，产量525kg/h。预湿水刺头水刺头转鼓转鼓脱水箱水刺头水刺头转鼓 水刺工艺与产品性能水刺工艺与产品性能不同纤维细度、长度及水压下产品的主要机械物理特性密度(g/cm3)比强力(N.

44、m2/100g)10%延伸时纵向应变力(N)50%延伸时横向应变力(N)MD:CDABABABABAB1.7dtex水压低 0.0530.07292.6180.68.315.25.119.21.461.47中 0.0740.075166.6197.415.317.57.919.51.711.57高 0.0720.073187.5210.422.126.79.618.71.781.683.3dtex水压低 0.0390.05421.266.01.74.82.14.21.291.41中 0.0660.062150.2162.317.510.05.98.92.641.51高 0.0750.07317

45、6.3190.130.915.95.99.72.221.53 水刺工艺与产品性能水刺工艺与产品性能纤维卷曲度、水压与产品主要物理性能的关系比强力(N.m2/100g)10%延伸时纵向应变力(N)50%延伸时横向应变力(N)MD:CD卷曲度低中高低中高低中高低中高水压低25.424.317.23.22.92.48.07.95.90.720.600.54中87.752.144.84.43.53.611.511.59.41.461.171.09高137.2108.0110.85.34.34.414.514.313.11.551.311.32机织土工织物工艺机织土工织物工艺 机织土工布采用单丝或长丝并

46、列成复丝，或短纤维纺成纱，或用机织土工布采用单丝或长丝并列成复丝，或短纤维纺成纱，或用13mm宽的聚烯烃薄膜扁丝或塑料片丝，交织成平面的机织布。扁丝或片宽的聚烯烃薄膜扁丝或塑料片丝，交织成平面的机织布。扁丝或片丝交织物通过热轧使交织点热熔粘合，以提高强度和尺寸稳定性。如采用丝交织物通过热轧使交织点热熔粘合，以提高强度和尺寸稳定性。如采用玻璃纤维作原料时，可利用玻璃纤维作原料时，可利用PVC或改性沥青浸渍涂覆，同样能提高强度和或改性沥青浸渍涂覆，同样能提高强度和尺寸稳定性。尺寸稳定性。 机织土工布大多数用于强力要求高的场合，如用于加固工程，砂浆和机织土工布大多数用于强力要求高的场合，如用于加固工

47、程，砂浆和混凝土的灌装袋，充气建筑等，一般很少用于过滤工程。混凝土的灌装袋，充气建筑等，一般很少用于过滤工程。织造织造生产工艺流程生产工艺流程 聚合物切片聚合物切片 裂膜扁条经纱织造裂膜扁条经纱织造 单根长丝经纱织造单根长丝经纱织造 多纤维长丝经纱织造多纤维长丝经纱织造 切片切片 切片切片 切片切片 成成 膜、裂膜、成条膜、裂膜、成条 纺丝、牵伸纺丝、牵伸 纺丝、牵伸纺丝、牵伸 绕成膜条筒子绕成膜条筒子 绕成有边大筒子绕成有边大筒子 绕成圆柱形或绕成圆柱形或 菠萝形筒子菠萝形筒子 直接整经直接整经 直接整经或直接整经或 直接整经直接整经(分经轴分经轴) 分条整经分条整经 并轴或分条整经并轴或分

48、条整经 织造织造 织造织造 织造织造 检验检验 检验检验 检验检验 土工布土工布 土工布土工布 整理整理 土工布土工布 有有梭土工织物工艺流程梭土工织物工艺流程 织造织造验布验布（烘、刷布）（烘、刷布）量、折布量、折布修、织、修、织、补补分等分等成包成包入库入库经纱：原纱经纱：原纱络筒络筒整经整经（浆纱）（浆纱）穿、结经穿、结经纬纱：原纱纬纱：原纱（络筒）（络筒）（热定型）（热定型）（卷纬）（卷纬）无梭土工织物织造无梭土工织物织造： 织造织造验布验布（烘、刷布）（烘、刷布）量、折布量、折布修、织、补修、织、补分等分等成包成包入库入库经纱：原纱经纱：原纱络筒络筒整经整经（浆纱）（浆纱）穿、结经穿

49、、结经纬纱：原纱纬纱：原纱络筒络筒（热定型）（热定型）整经目的：整经目的：把一定数量的筒子纱，按设计要求的长度，配列成把一定数量的筒子纱，按设计要求的长度，配列成一定幅宽，以适宜的、均匀的张力，平行地卷绕到一定幅宽，以适宜的、均匀的张力，平行地卷绕到整经轴或织轴上，为构成织物的经纱系统作准备整经轴或织轴上，为构成织物的经纱系统作准备工艺流程（一）工艺流程（一）：筒子架筒子架 （张力器、导纱部件）（张力器、导纱部件） 伸缩筘伸缩筘 导导纱辊纱辊 整经轴整经轴 工艺流程（二）工艺流程（二）： 整经：筒子架整经：筒子架 后筘后筘 分绞筘分绞筘 定幅筘定幅筘 倒轴倒轴织造（机织物的形成）织造（机织物的

50、形成）把准备工序制备的具有一定质量和卷装形式的经、把准备工序制备的具有一定质量和卷装形式的经、纬纱按设计的要求制织成织物的工艺过程。纬纱按设计的要求制织成织物的工艺过程。织机的组成织机的组成 1 1、开口机构：根据织物组织，把经纱上下分、开口机构：根据织物组织，把经纱上下分 开，形成梭口，以供引纬。开，形成梭口，以供引纬。 2 2、引纬机构：把纬纱引入梭口。、引纬机构：把纬纱引入梭口。 3 3、打纬机构：把引入梭口的纬纱推向织口，形成、打纬机构：把引入梭口的纬纱推向织口，形成 织物。织物。 4 4、卷取机构：把已织好的织物引离织物形成区，、卷取机构：把已织好的织物引离织物形成区， 卷成一定的卷

51、装。卷成一定的卷装。 5 5、送经机构：按交织的需要供应经纱，并使经纱具有一定、送经机构：按交织的需要供应经纱，并使经纱具有一定 的张力。的张力。片梭织机片梭织机被公认为适应性能较强，用途最广的一种织造土工织物的方法，被公认为适应性能较强，用途最广的一种织造土工织物的方法，不仅能织造高质量的棉、麻、粘胶、合成纤维、合成纤维长丝、膨体纱、玻璃纤不仅能织造高质量的棉、麻、粘胶、合成纤维、合成纤维长丝、膨体纱、玻璃纤维、玻璃纤维涂层纱、原纤化裂膜纱、单根长丝的裂膜扁丝织物，而且能织造特维、玻璃纤维涂层纱、原纤化裂膜纱、单根长丝的裂膜扁丝织物，而且能织造特种技术织物和高密度土工织物。种技术织物和高密度

52、土工织物。Mirafi PET系列高纫聚酯有纺土工布产品特点：产品特点：高抗拉强度（1001000kN/m）低蠕变性能长期设计强度性价比高功能：功能：加筋、隔离应用领域：应用领域：加筋挡土墙填海工程底基加筋桩基桩帽加筋土工合成材料土工合成材料有纺（片梭织机）编织土工布有纺（片梭织机）编织土工布TenCate Geosynthetics TenCate Geosynthetics wovens product rangeMirafi PET-PP系列高纫聚酯和聚丙烯有纺土工布产品特点：产品特点：低蠕变性能，高长期设计强度适用于各种回填土体细粒土摩擦系数高功能：功能：加筋应用领域：应用领域：加筋挡

53、土墙路堤加筋土工合成材料土工合成材料有纺（片梭织机）编织土工布有纺（片梭织机）编织土工布TenCate Geosynthetics TenCate Geosynthetics wovens product rangeMirafi PP系列高纫聚丙烯有纺土工布产品特点：产品特点：集土工格栅和土工布性能于一体高双向强度（80200kN/m）高抗酸碱腐蚀性能（PH213）易于缝制成整体片状功能：功能：加筋、隔离应用领域：应用领域：软土地基加筋护岸工程土工合成材料土工合成材料有纺（片梭织机）编织土工布有纺（片梭织机）编织土工布TenCate Geosynthetics TenCate Geosynth

54、etics wovens product range wovens product rangeGeotube GT系列高纫聚丙烯土工管袋产品特点：产品特点：高抗拉强度独特高强缝制强度高抗酸碱腐蚀性能（PH213）高抗紫外线能力功能：功能：加筋、过滤、隔离应用领域：应用领域：海洋工程水利工程土工合成材料土工合成材料有纺（片梭织机）编织土工布有纺（片梭织机）编织土工布TenCate Geosynthetics TenCate Geosynthetics wovens product range经编土工织物经编土工织物 经编土工布是土工合成材料中的新成员，由于其具有许多优良的机经编土工布是土工合成材

55、料中的新成员，由于其具有许多优良的机械性能以及很高的生产率，故目前发展非常迅速，在美国、加拿大、欧械性能以及很高的生产率，故目前发展非常迅速，在美国、加拿大、欧洲国家的高速公路、河岸堤坝中已有广泛的应用。特别是在缝编及经编洲国家的高速公路、河岸堤坝中已有广泛的应用。特别是在缝编及经编土工格栅中编织进无纺材料，使之成为复合土工合成材料，具有几方面土工格栅中编织进无纺材料，使之成为复合土工合成材料，具有几方面的功能，发展前景良好。的功能，发展前景良好。 经编土工材料应用原料较大的另一类原料为玻璃纤维。玻璃纤维的经编土工材料应用原料较大的另一类原料为玻璃纤维。玻璃纤维的主要成份是主要成份是SiO2、

56、Al2O3、CaO、MgO等。玻璃纤维强度高、模量高、等。玻璃纤维强度高、模量高、抗蠕变性能好、耐气候较好。玻璃纤维根据碱金属氧化物含量的多少大抗蠕变性能好、耐气候较好。玻璃纤维根据碱金属氧化物含量的多少大致分成三种：无碱玻纤、中碱玻纤、有碱玻纤。另外，还有一些特种玻致分成三种：无碱玻纤、中碱玻纤、有碱玻纤。另外，还有一些特种玻璃纤维，如耐高温玻纤，高强、高模玻纤等。璃纤维，如耐高温玻纤，高强、高模玻纤等。 经编概述经编概述经编及其特点经编及其特点经编经编一组或几组平一组或几组平行排列的纱线由行排列的纱线由经向经向同同时喂入平行排列的工作时喂入平行排列的工作织针，并织针，并同时进行成圈同时进行

57、成圈的工艺过程。的工艺过程。 Tricot machinesWarping unitsWeft insertion machinesRaschel machines一、经编工艺流程一、经编工艺流程 整经整经经编经编后加工（涂层、浸渍）后加工（涂层、浸渍）二、经编针织物的分类二、经编针织物的分类 基本组织基本组织经编组织的基础（单面编链、经编组织的基础（单面编链、经平、经锻、重经、双面罗纹经平）经平、经锻、重经、双面罗纹经平） 变化组织变化组织两个或两个以上的基本经两个或两个以上的基本经编组织的纵行相间配置而成（变化经平、编组织的纵行相间配置而成（变化经平、变化经斜、变化重经、双罗纹经平）变化经

58、斜、变化重经、双罗纹经平）经经 编编 织织 物物线线 圈圈 结结 构构 图图 直观、形象直观、形象 繁琐、费时繁琐、费时衬纬经编组织衬纬经编组织1.定义定义 在经编织物的圈在经编织物的圈干与延展线之间，周干与延展线之间，周期地衬入一根或几根期地衬入一根或几根不成圈的纬纱的组织不成圈的纬纱的组织2.衬纬形式衬纬形式 全幅衬纬、全幅衬纬、部分衬纬部分衬纬 经编土工织物经编土工织物橡塑土工合成材料制造工艺橡塑土工合成材料制造工艺1.压延工艺技术压延工艺技术 在处理高粘性聚合物土工材料时，特别是那些能承受热降解的或填充有大量填料，在处理高粘性聚合物土工材料时，特别是那些能承受热降解的或填充有大量填料，

59、因而把粘性提高到超过了其他加工方法所能处理的程度时，压延是特别有用的方法。因而把粘性提高到超过了其他加工方法所能处理的程度时，压延是特别有用的方法。2.挤出工艺技术挤出工艺技术 挤出成型是将塑料在旋转螺杆与机筒之间进行输送、压缩、熔融塑化、定量地通过挤出成型是将塑料在旋转螺杆与机筒之间进行输送、压缩、熔融塑化、定量地通过机头模子成型。（机头模子成型。（1）平挤技术；（）平挤技术；（2）吹膜技术；）吹膜技术；各种热塑性塑料的物理化学性能各种热塑性塑料的物理化学性能 压延是为加工橡胶而发展的十分古老的技术。在处理高粘性聚合物压延是为加工橡胶而发展的十分古老的技术。在处理高粘性聚合物时，特别是那些能

60、承受热降解的或填充有大量填料，因而把粘性提高到时，特别是那些能承受热降解的或填充有大量填料，因而把粘性提高到超过了其他加工方法所能处理的程度时，压延是特别有用的方法。它的超过了其他加工方法所能处理的程度时，压延是特别有用的方法。它的主要应用已变化成了加工聚氯乙稀（主要应用已变化成了加工聚氯乙稀（PVC）、聚乙稀（）、聚乙稀（PE）聚丙烯（）聚丙烯（PP）等塑料。在处理高粘形聚合物时，特别是那些能承受热降解的或填充有等塑料。在处理高粘形聚合物时，特别是那些能承受热降解的或填充有大量填料的，因而把粘性提高到超过了其它加工方法难以处理的程度时，大量填料的，因而把粘性提高到超过了其它加工方法难以处理的