土工布与无纺布的区别
土工布与无纺布是纺纱织布中两个不同的概念。土工布是根据用途来分的一种布;无纺布的根据生产工艺来分的一种布。
土工布是专门用于土木工程中的织物,它是继钢材、水泥、木材之后的第四种新型建筑材料。
什么是无纺布?
因为它是一种不需要纺纱织布而形成的织物,只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列,形成纤网结构,然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。简单的讲就是: 它不是由一根一根的纱线交织、编结在一起的,而是将纤维直接通过物理的方法粘合在一起的,所以,当你拿到你衣服里的粘称时,就会发现,是抽不出一根根的线头的。非织造布突破了传统的纺织原理,并具有工艺流程短、生产速度快,产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点。
无纺布的主要用途大致可分为:
(1)医疗卫生用布:手术衣、防护服、消毒包布、口罩、尿片、 妇女卫生巾等;
(2)家庭装饰用布:贴墙布、台布、床单、床罩等;
(3)跟装用布:衬里、粘合衬、絮片、定型棉、各种合成革底布等;
(4)工业用布:过滤材料、绝缘材料、水泥包装袋、土工布、包覆布等;
(5)农业用布:作物保护布、育秧布、灌溉布、保温幕帘等;
(6)其它:太空棉、保温隔音材料、吸油毡、烟过滤嘴、袋包茶叶袋等。
无纺布的分类:
一、 水刺无纺布
水刺工艺是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上,使纤维相互缠结在一起,从而使纤网得以加固而具备一定强力。
二、热合无纺布
热粘合无纺布是指在纤网中加入纤维状或粉状热熔粘合加固材料,纤网再经过加热熔融冷却加固成布。
三、浆粕气流成网无纺布
气流成网无纺布又可称做无尘纸、干法造纸无纺布。它是采用气流成网技术将木浆纤维板开松成单纤维状态,然后用气流方法使纤维凝集在成网帘上,纤网再加固成布。
四、湿法无纺布
湿法无纺布是将置于水介质中的纤维原料开松成单纤维,同时使不同纤维原料混合,制成纤维悬浮浆,悬浮浆输送到成网机构,纤维在湿态下成网再加固成布。
五、纺粘无纺布
纺粘无纺布是在聚合物已被挤出、拉伸而形成连续长丝后,长丝铺设成网,纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法,使纤网变成无纺布。
六、熔喷无纺布
熔喷无纺布的工艺过程:聚合物喂入---熔融挤出---纤维形成---纤维冷却---成网---加固成布。
七、针刺无纺布
针刺无纺布是干法无纺布的一种,针刺无纺布是利用刺针的穿刺作用,将蓬松的纤网加固成布。
八、缝编无纺布
缝编无纺布是干法无纺布的一种,缝编法是利用经编线圈结构对纤网、纱线层、非纺织材料(例如塑料薄片、塑料薄金属箔等)或它们的组合体进行加固,以制成无纺布。
土工布
一、土工布功能
1、隔离 2、过滤 3、排水 4、加筋 5、防护 6、封闭
二、应用
由于土工布具有以上六大功能,所以可广泛应用于铁路、公路、运动场馆、堤坝、水工建筑、隧洞、沿海滩途、围垦、环保等工程。
[内容提要] 土工布是用产业纺织品中重要的一部分,主要用于与泥土、岩石和水相关连的岩土工程中。文章主要讨论了土工布应用的原料、土工布的生产技术以及土工布应具备的各种性能。
什么是土工布?
土工布是土工合成材料大家族中的一员,土工布大量用于公路、铁路、水利、大型建筑、电厂灰坝建设、有色金属尾矿处理、环保工程、水土保持等方面。
目前中国有土工布生产能力的企业已有上百家,总生产能力超过10万t。随着我国对基础工业发展的重视和政府对推广应用土工合成材料的大力提倡,今后土工合成材料的发展将会加快。据预测,到2010年我国土工布的使用量可能达到10万t。
1.土工布的原料
土工布所用原料不但要考虑其在使用环境中所需的物理化学性能,而且要注意产品成本。在性能方面主要考虑以下几方面:
1.1土工布良好的物理机械性能
土工布的工作环境恶劣,很多情况下是泡在水中或铺于湿度很大的土中,所以必须具有良好的抗水解性能和湿态机械性能。
1.2土工布耐紫外线辐射、抗水解、耐高低温
土工布要暴露于日光下,因此要具有相应的耐紫外线性能;土工布要适应与沥青等材料接触时的温度,要求熔点较高。
1.3土工布耐化学药品、耐腐蚀、耐霉变
水和土质很不相同,有的呈碱性,有的呈酸性,有的含盐份多,有的含各种元素,因此土工布必须具有化学稳定性。
1.4土工布良好的透水性
土工布过滤和排水都需要透水,因此必须具有良好的透水性。
目前土工布原料大多采用高分子聚合物,其中用得最多的是聚酯原料(包括涤纶),聚丙烯原料(包括纤维),居第2位。采用聚酰胺纤维的较少,我国还有采用维纶的。
采用聚丙烯原料,主要是丙纶有优良的耐酸耐碱性、耐腐蚀、耐霉变,不受细菌侵蚀;且有较好的芯吸效应,对水的渗透性能好。其机械性能亦十分优良,尤其是近年来国内已开发出高强丙纶长丝,强度达到8g/D,制作高强度的丙纶机织土工布及袋布都很适合。
丙纶的缺点是抗紫外线性能差,特别对UVB波段的紫外线很敏感,试验表明,春夏季隔玻璃在光照下6个月,其强度即降为0,而涤纶仍能保持78%,尼龙为73%,因此丙纶在抽丝前必须经防老化处理,在使用和运输中必须尽量避免在日光下暴晒。另外,丙纶的熔点较低(在135℃左右),因此在与沥青等密封材料及铺地材料?结合时受到一定限制。
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1.土工布的原料
土工布所用原料不但要考虑其在使用环境中所需的物理化学性能,而且要注意产品成本。在性能方面主要考虑以下几方面:
1.1 良好的物理机械性能
土工布的工作环境恶劣,很多情况下是泡在水中或铺于湿度很大的土中,所以必须具有良好的抗水解性能和湿态机械性能。
1.2 耐紫外线辐射、抗水解、耐高低温
土工布要暴露于日光下,因此要具有相应的耐紫外线性能;土工布要适应与沥青等材料接触时的温度,要求熔点较高。
1.3 耐化学药品、耐腐蚀、耐霉变
水和土质很不相同,有的呈碱性,有的呈酸性,有的含盐份多,有的含各种元素,因此必须具有化学稳定性。
1.4 良好的透水性
土工布过滤和排水都需要透水,因此必须具有良好的透水性。
目前土工布原料大多采用高分子聚合物,其中用得最多的是聚丙烯原料(包括纤维),大约占土工布总用量的50%以上,美国已占80%以上。聚酯原料(包括涤纶)占15%-30%,居第2位,日本用得较多。采用聚乙烯和聚酰胺纤维的较少,我国还有采用维纶的。
聚丙烯原料用得最多,价格固然是一个重要因素,但主要是丙纶有优良的耐酸耐碱性、耐腐蚀、耐霉变,不受细菌侵蚀;且有较好的芯吸效应,对水的渗透性能好。 其机械性能亦十分优良,尤其是近年来国内已开发出高强丙纶长丝,强度达到8g/D,制作高强度的丙纶机织土工布及袋布都很适合。
丙纶的缺 点是抗紫外线性能差,特别对UVB波段的紫外线很敏感,试验表明,春夏季隔玻璃在光照下6个月,其强度即降为0,而涤纶仍能保持78%,尼龙为73%,因 此丙纶在抽丝前必须经防老化处理,在使用和运输中必须尽量避免在日光下暴晒。另外,丙纶的熔点较低(在135℃左右),因此在与沥青等密封材料及铺地材料 结合时受到一定限制。
涤纶机械物理性能好,熔点比丙纶高,耐紫外线辐射亦比丙纶好得多,因此也是土工布的理想原料。涤纶耐酸性好,亦耐弱碱,但长期与碱性物质如石灰、水泥、混凝土、碱性土壤接触,强力会受损失,其抗水解性能亦较差,在使用时应予以注意。
尼龙和维纶耐碱性好,但耐酸性差。聚酰胺长丝在pH为 4,25℃缓冲溶液中经11个月,强度只剩至1%,聚酰胺土工布不宜用于pH< 5的土壤中,否则不耐久。维纶耐海水侵蚀,适用于海岸工程。
2. 土工布的生产工艺
2.1 不同制造方法的土工布的消耗量
图1为1985-1995年织造土工布和非织造土工布在世界上的比例变化情况。由图1可以看出,当前非织造土工布占全部土工布的比例已达到70%左右,织 造土工布约占30%。在美国非织造土工布的比例更高,1990年非织造土工布:织造土工布:针织土工布的比例为70∶28∶2。1995年则为 85∶14∶1。
美国1992年曾对土工布市场作过分析(图2):短纤、针刺、扁丝织造和纺粘针刺布分别居土工布用量的1、2、3位,三者总和占美国土工布总量的95.7%。当然目前结构已有很大变化。
我国还没有确切的统计数字,但大体上占主导的是短纤针刺土工布和丙纶扁丝织造土工布,二者所占份额达到85%-90%。纺粘长丝针刺土工布1998年实际产量不会超过1 500万m2,约3 000t,占10%左右,单丝及复丝长丝织造土工布数量不多。
2.2 关于织造土工布
织造土工布包括以单丝、复丝、切膜丝、膜裂丝为原料的土工布。
织造土工布的主要特点是:
-- 抗拉强力及初始模量大、断裂伸长及蠕变小。图3是织造土工布和非织造土工布负荷-伸长曲线的比较。
-- 依靠经纬纱互相挤压保持结构稳定。
-- 水力学性能看,织造土工布为平面过滤,孔隙尺寸大,最小为0.05-0.08mm,作反滤时,小砂砾易流失。扁丝织造布还容易淤堵。但单丝织物不易发生淤堵,适于作无粘性土的滤层。
-- 厚度小,水平排水能力差,不宜用作排水材料。
-- 弹性伸长小,与硬质材料接触易刺破、顶破,影响反滤功能。
-- 生产工艺复杂,产量低,成本高。
总起来说,织造土工布特别适合增强、加固和隔离之用,对控制侵蚀,进行护底及其它防护的工程,有时必须用强度很高的织造土工布,而一般以反滤和排水作用为主的工程则不宜采用。
2.2.1 长丝(喷丝板法)和扁丝(薄膜法)的差别
薄膜纤维固定资产投资小、技术难度相对较低,而且扁丝强度也是以满足一般水土工程的需要为主,因此无论国内和国外,薄膜丝在土工布方面的用量较长丝要多得多。长丝只是在一些要求较高的织造土工布上应用。
2.3 短纤维针刺土工布
短纤维针刺土工布是目前应用最广泛的非织造土工布之一。纤维经过开松混合、梳理(或气流)成网、铺网、牵伸及针刺固结最后形成成品,针刺形成的缠结强度足 以满足铺放时的抗张应力,不会造成撕破、顶破。由于其厚度较大、结构蓬松,且纤维通道呈三维结构,过滤效率高,排水性能好。其渗透系数达10-1-10- 2,与沙粒滤料的渗透系数相当,但铺起来更方便,价格也不贵,因此用作反滤和排水最为合适。还具有一定增强和隔离功能,也可以和其它土工合成材料复合,具 防护等多种功能。
由于非织造土工布具反滤和排水的特点,因此在水力学性能方面要特别予以重视,一是有效孔径;二是渗透系数。要利用非织造布多孔的性质,使孔隙分布有利于截留细小颗粒泥土又不致于淤堵,这必须结合工程的具体要求,予以满足。
短纤针刺土工布加工技术具有以下几个特点:
-- 适应性强,比较机动灵活:同一加工设备可以加工不同的原料品种,如丙纶、涤纶、锦纶、乙纶,改变品种十分方便。改变纤维的规
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