長絲土工布的原料、類型及生產(chǎn)工藝

土工合成材料作為一種新型的巖土工程材料，可以天然或人工合成聚合物（塑料、化纖、合成橡膠等）為原料，制成各種類型的產(chǎn)品，置于土體內(nèi)部、表面或各層土體之間，發(fā)揮加強（加固）或保護土體的作用。

目前，土工布己經(jīng)廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、水利、電力、建筑、海港、采礦、軍工、環(huán)保等工程的各個領(lǐng)域。土工合成材料的主要品種有土工織物、土工格柵、土工網(wǎng)、土工膜、土工格室、土工復(fù)合材料、土工合成材料膨潤土墊（GCL）、土工管、土工泡沫等。工程應(yīng)用上可單獨使用土工布，也可與土工格柵、土工膜、土工網(wǎng)等其他土工合成材料復(fù)合后使用。

土工布原料

目前土工布原料主要以合成纖維為主，應(yīng)用最普遍的是聚酯纖維和聚丙烯纖維，其次是聚酰胺纖維和聚乙烯醇縮醛纖維。
聚酯纖維物理機械性能良好，具有優(yōu)良的韌度和蠕變特性，熔點高、耐高溫、耐老化，生產(chǎn)工藝成熟、市場占有率高。缺點是疏水性差、用于保溫材料時容易積存冷凝水，低溫下性能差、易玻璃化、強度降低，對酸、堿的耐抗性較差。

聚酯纖維樣品

聚丙烯纖維彈性好、瞬間彈性恢復(fù)優(yōu)于聚酯纖維；耐酸堿性、耐磨性、耐霉變、耐低溫性能優(yōu)良；具有很好的疏水性和芯吸性能，能使水分沿纖維軸向傳遞到外層表面；密度小、僅為聚酯纖維的66%，經(jīng)多次牽伸可以得到結(jié)構(gòu)緊密、性能優(yōu)越的細旦纖維，再配合加固過程可使其強度更加優(yōu)越。缺點是不耐高溫、軟化點為130～160℃，耐光性差、在日光下易于老化分解，但可以通過添加紫外線吸收劑等助劑使其具備抗紫外線性能。

非織造土工布的原料除采用以上纖維外，還可采用黃麻纖維、聚乙烯纖維、聚乳酸（PLA） 纖維等。天然纖維和特種纖維已逐步進入土工布各個應(yīng)用領(lǐng)域，如天然纖維（黃麻、椰子殼纖維、竹漿纖維等）在路基、排水、護岸、控制土壤侵蝕等領(lǐng)域都有應(yīng)用。


土工布類型

土工織物是以聚合物纖維為原料通過熱壓針刺、膠結(jié)、編織而成的透水性土工合成材料，又稱土工布，包括織造、非織造等幾種類型。

織造型土工布包括編織（平織法、圓織法）、機織（平紋法、斜紋法）、針織（經(jīng)編法、縫編法）等生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品。

非織造型土工布包括機械加固（針刺法、水刺法）、化學(xué)粘合（噴膠法、浸漬法）、熱粘合（熱軋法、熱空氣法）等生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品。

織造型土工布最先推出，但是有造價高、功能較差等局限性，20世紀60年代末期非織造型土工布推出，我國在80年代初期開始應(yīng)用該材料于工程實體中。隨著針刺非織造、紡粘非織造工藝的推廣，使非織造型土工布應(yīng)用領(lǐng)域較織造型土工布更為廣泛，得到快速發(fā)展，我國已發(fā)展成為世界非織造布生產(chǎn)大國，并逐步邁向生產(chǎn)強國。

非織造紡粘工藝

相對于織造土工布，非織造土工布生產(chǎn)工序較少，生產(chǎn)效率較高、生產(chǎn)成本低，同時能制成較寬幅制品，因此近年來非織造土工布發(fā)展迅速。按成網(wǎng)方法的不同，常見的非織造型土工布生產(chǎn)工藝包括長絲紡粘針刺技術(shù)和短纖針刺技術(shù)。

長絲紡粘針刺技術(shù)是將聚合物加熱熔融，紡成連續(xù)的長絲束，經(jīng)氣流牽伸，賦予纖維強力，不規(guī)則地鋪放在傳送帶上形成纖網(wǎng)，當長絲束還未完全凝固時，用針刺法加固后一步法成形的非織造技術(shù)。這種技術(shù)工藝流程短、產(chǎn)量高，生產(chǎn)出的土工布在同等規(guī)格條件下抗拉強度、撕裂強度、斷裂伸長以及縱橫向比等性能均比短纖維針刺土工布優(yōu)越得多，適用于增強和加固等工程應(yīng)用。但紡粘針刺工藝設(shè)備投資大，成網(wǎng)均勻度、產(chǎn)品變換的靈活性差，不適合小批量、多品種的生產(chǎn)。

短纖針刺技術(shù)是通過聚合物加熱熔融、紡絲、牽伸、卷曲定形、切斷、打包制成短纖維材料，以及短纖維開清、梳理、鋪網(wǎng)、針刺固結(jié)成布兩步法成形的非織造技術(shù)，該產(chǎn)品厚度大、密度高、結(jié)構(gòu)蓬松，吸水和透水性能好，抗形變能力強，尤其適合做反過濾材料。針刺法非織造布工藝流程短，運用原料品種多，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，一次性投資少，因此以短纖針刺加工的土工布是我國目前用量最大的非織造土工布。