解析非织造土工布生产工艺中的一个创新点和难点

近年来，聚丙烯纺(fang)黏(nian)针(zhen)刺(ci)土(tu)(tu)工布(bu)(bu)逐渐发展成(cheng)(cheng)为了纺(fang)黏(nian)针(zhen)刺(ci)生(sheng)产工艺中的(de)(de)一个热点(dian)，也是非织造(zao)土(tu)(tu)工布(bu)(bu)生(sheng)产工艺中的(de)(de)一个创新(xin)点(dian)和(he)难点(dian)。聚丙烯纺(fang)黏(nian)针(zhen)刺(ci)土(tu)(tu)工布(bu)(bu)生(sheng)产工艺的(de)(de)典型技术在于将熔(rong)融纺(fang)丝(si)与针(zhen)刺(ci)固结(jie)(jie)技术相结(jie)(jie)合(he),形成(cheng)(cheng)特(te)有的(de)(de)聚丙烯连续长丝(si)三维孔隙(xi)结(jie)(jie)构。

但(dan)是，目前在(zai)特(te)殊的(de)岩土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)程领域中，缺(que)少对聚丙(bing)烯(xi)纺黏(nian)(nian)针刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)布(bu)(bu)(bu)的(de)研究。国内外(wai)学(xue)术界(jie)及工(gong)(gong)程界(jie)对聚丙(bing)烯(xi)纺黏(nian)(nian)针剌土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)布(bu)(bu)(bu)的(de)结构性(xing)(xing)能(neng)及水力(li)学(xue)性(xing)(xing)能(neng)等更是缺(que)乏一系(xi)列(lie)的(de)研究。我国目前大多采(cai)用聚酯(zhi)纺黏(nian)(nian)针刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)布(bu)(bu)(bu)，但(dan)聚酯(zhi)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)布(bu)(bu)(bu)的(de)重大缺(que)陷是耐(nai)碱(jian)性(xing)(xing)能(neng)较差(cha)，在(zai)碱(jian)性(xing)(xing)条件下会发生水解。而聚丙(bing)烯(xi)纺黏(nian)(nian)针刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)布(bu)(bu)(bu)具有突出的(de)耐(nai)碱(jian)特(te)性(xing)(xing)，尤其在(zai)酸碱(jian)性(xing)(xing)条件下具有不可替代(dai)的(de)作用。因此(ci)本课题对聚丙(bing)烯(xi)纺黏(nian)(nian)针刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)布(bu)(bu)(bu)进行研究，以(yi)望代(dai)替聚酯(zhi)纺黏(nian)(nian)针刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工(gong)(gong)布(bu)(bu)(bu)。

（1）纺(fang)黏长(zhang)丝针刺(ci)纤(xian)网内部的(de)(de)长(zhang)丝是以(yi)“Ω”打结(jie)(jie)(jie)的(de)(de)形式缠结(jie)(jie)(jie)锁死(si)。布(bu)样在拉伸断裂时，首先是杂乱(luan)铺(pu)放的(de)(de)长(zhang)丝的(de)(de)延(yan)伸，接着长(zhang)丝之间以(yi)“Ω”形式打结(jie)(jie)(jie)锁死(si)的(de)(de)纤(xian)维(wei)缠结(jie)(jie)(jie)点结(jie)(jie)(jie)构的(de)(de)破坏，最后长(zhang)丝发生断裂。

（2）在面密(mi)度(du)为200g/㎡、400g/㎡时，聚丙(bing)烯(xi)纺(fang)(fang)黏针(zhen)刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工布(bu)的(de)断裂强(qiang)度(du)小于聚酯纺(fang)(fang)黏针(zhen)刺(ci)和(he)(he)丙(bing)纶短纤(xian)针(zhen)刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工布(bu)，数值(zhi)上(shang)后两者(zhe)约(yue)是前者(zhe)的(de)1.3～1.7倍；但在面密(mi)度(du)600g/㎡下反之(zhi)，且(qie)强(qiang)度(du)最(zui)大达到了(le)53.86KN/m，这与(yu)成网和(he)(he)针(zhen)刺(ci)固结工艺(yi)技术有关。而聚丙(bing)烯(xi)纺(fang)(fang)黏针(zhen)刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工布(bu)的(de)撕裂强(qiang)力和(he)(he)顶(ding)破强(qiang)力（CBR顶(ding)破和(he)(he)圆球(qiu)顶(ding)破）均大于聚酯纺(fang)(fang)黏针(zhen)刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工布(bu)和(he)(he)丙(bing)纶短纤(xian)针(zhen)刺(ci)土(tu)(tu)(tu)工布(bu)。

（3）对CBR顶(ding)(ding)破(po)(po)与圆(yuan)(yuan)球(qiu)顶(ding)(ding)破(po)(po)性能的(de)(de)(de)研究(jiu)表明：聚丙烯纺黏(nian)针(zhen)刺、聚酯(zhi)纺黏(nian)针(zhen)刺和丙纶短(duan)纤针(zhen)刺土(tu)工(gong)布(bu)的(de)(de)(de)CBR顶(ding)(ding)破(po)(po)强力(li)(li)(li)和伸长(zhang)均大于圆(yuan)(yuan)球(qiu)顶(ding)(ding)破(po)(po)。CBR顶(ding)(ding)破(po)(po)强力(li)(li)(li)约是圆(yuan)(yuan)球(qiu)顶(ding)(ding)破(po)(po)的(de)(de)(de)1.6～2.5倍(bei)左(zuo)右，伸长(zhang)约是圆(yuan)(yuan)球(qiu)顶(ding)(ding)破(po)(po)的(de)(de)(de)1.3～2.1倍(bei)左(zuo)右。两(liang)种顶(ding)(ding)破(po)(po)强力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)差异主要是土(tu)工(gong)布(bu)被顶(ding)(ding)破(po)(po)时剪切力(li)(li)(li)和受力(li)(li)(li)面(mian)积(ji)不(bu)同（CBR顶(ding)(ding)破(po)(po)受力(li)(li)(li)面(mian)积(ji)1962.5mm2，圆(yuan)(yuan)球(qiu)顶(ding)(ding)破(po)(po)受力(li)(li)(li)面(mian)积(ji)490.63mm2）。此(ci)外两(liang)者的(de)(de)(de)顶(ding)(ding)破(po)(po)强力(li)(li)(li)与顶(ding)(ding)破(po)(po)面(mian)积(ji)不(bu)成正比例关(guan)系(xi)。

（4）热熔PE挤出(chu)膜在热熔状态下与土(tu)工(gong)(gong)布的(de)复合增加(jia)了(le)复合土(tu)工(gong)(gong)膜的(de)强度(du)。其断裂(lie)(lie)强度(du)、撕裂(lie)(lie)强力、顶(ding)破(po)强力均高(gao)于单一(yi)土(tu)工(gong)(gong)布。聚丙烯(xi)纺(fang)黏针(zhen)刺布/PE复合膜渗透系数极小，复合土(tu)工(gong)(gong)膜一(yi)侧(ce)的(de)土(tu)工(gong)(gong)布形成排水通道(dao)，另一(yi)侧(ce)的(de)PE膜起主(zhu)要(yao)防渗作(zuo)用。

（5）复合土(tu)工(gong)(gong)膜(mo)的(de)(de)复合机理(li)是(shi)在热(re)(re)熔(rong)和压力的(de)(de)双重作(zuo)用下，热(re)(re)熔(rong)PE挤出(chu)膜(mo)与土(tu)工(gong)(gong)布经压延复合和轧(ya)压后，熔(rong)融的(de)(de)PE在土(tu)工(gong)(gong)布表面发生部(bu)分渗(shen)透。大(da)量纤(xian)(xian)维与热(re)(re)熔(rong)膜(mo)热(re)(re)黏合在一起，从而使土(tu)工(gong)(gong)布表面部(bu)分纤(xian)(xian)维镶嵌在PE膜(mo)里，在纤(xian)(xian)维网络区域有效(xiao)与热(re)(re)熔(rong)PE膜(mo)复合，即固(gu)结。最终冷却成型的(de)(de)PE膜(mo)层对纤(xian)(xian)网中纤(xian)(xian)维产(chan)生束(shu)缚(fu)作(zuo)用，制约纤(xian)(xian)维网的(de)(de)伸(shen)长，大(da)大(da)增加了膜(mo)的(de)(de)抗拉能力。复合土(tu)工(gong)(gong)膜(mo)拉伸(shen)过程包括两

部(bu)分：一是复合土(tu)工膜(mo)中(zhong)土(tu)工布(bu)布(bu)样主体的断裂(lie)；二(er)是PE膜(mo)的断裂(lie)。

（6）聚丙(bing)烯纺(fang)黏针(zhen)刺布(bu)(bu)/PE复(fu)合(he)(he)(he)膜(mo)的力(li)学性(xing)能比(bi)聚酯纺(fang)黏针(zhen)刺布(bu)(bu)/PE复(fu)合(he)(he)(he)膜(mo)和丙(bing)纶短(duan)纤针(zhen)刺布(bu)(bu)/PE复(fu)合(he)(he)(he)膜(mo)的性(xing)能好。其撕裂强(qiang)力(li)和顶(ding)破强(qiang)力(li)均大于另外两者(zhe)，且CBR顶(ding)破强(qiang)力(li)大于圆球顶(ding)破。其复(fu)合(he)(he)(he)膜(mo)的性(xing)能对比(bi)规律，与单一土工布(bu)(bu)的对比(bi)规律相似。