1 非織造土工布概況

　　土工布按其加工和生產(chǎn)的方法不同，分為機(jī)織土工布、編織土工布和非織造土工布[。其中非織造土工布無(wú)需紡和織，而是利用短纖維或長(zhǎng)絲加工成為纖維網(wǎng)，再經(jīng)機(jī)械、熱粘合或化學(xué)粘合固結(jié)而成的布狀材料。

　　1.1 非織造土工布的發(fā)展

　　在土工布發(fā)展初期，土工布產(chǎn)品基本上是機(jī)織型，這種土工織物的結(jié)構(gòu)由經(jīng)紗和緯紗交織而成?？估瓘?qiáng)度大，主要用作加固建工材料。但伸長(zhǎng)率小，經(jīng)緯紗易錯(cuò)動(dòng)，水平滲透性差，其應(yīng)用受到很大的限制。隨著經(jīng)濟(jì)的全球化，土工布的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)織土工布遠(yuǎn)

　　遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足市場(chǎng)要求。非織造土工布是通過(guò)纖維成網(wǎng)和固結(jié)的方法制成，纖維排列呈三維結(jié)構(gòu)，具有良好的延伸性和力學(xué)性能等。20 世紀(jì) 50 年代前后，歐美國(guó)家開(kāi)始將非織造布應(yīng)

　　用于土工領(lǐng)域，20 世紀(jì) 60 年代逐步推廣到世界各地，并自 20 世紀(jì) 70 年代后獲得越來(lái)越快的發(fā)展。到 20 世紀(jì) 90 年代中期(以美國(guó)為例)，土工布的年需求量在 3.6億 m2 以上，其中非織造型土工布所占比例高達(dá) 百分85。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，世界土工布用量已超過(guò)了 15 億 m2，非織造土工布占全部土工布的比例達(dá)到 百分70左右。到目前為止，我國(guó)土工布的用量已超過(guò) 2.5 億 m2，而非織造土工布的比重約占總量的 百分60。非織造土工布由于性能優(yōu)異、加工簡(jiǎn)單、成本較低等特點(diǎn)，已成為當(dāng)今世界土工布發(fā)展的主要方向，占有 百分68左右的市場(chǎng)份額。

　　1.2 非織造土工布的優(yōu)點(diǎn)

　　與機(jī)織土工布相比，非織造土工布能夠選用不同的原料與工藝流程，設(shè)計(jì)成具有廣泛結(jié)構(gòu)特征與不同性能的織物，生產(chǎn)成本低，價(jià)格便宜。其主要特點(diǎn)表現(xiàn)如下。

　　1.2.1 非織造土工布大多以合成纖維為原料，其產(chǎn)品具有良好的抗拉強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度、延伸性以及耐酸堿、耐生物等化學(xué)穩(wěn)定性能。

　　1.2.2 非織造土工布的工藝流程簡(jiǎn)單，可以在一條連續(xù)

　　的生產(chǎn)流水線(xiàn)上完成，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)速度高。

　　1.2.3 非織造土工布可以制成不同的定量和厚度，保證了良好的膨松性和透水性。

　　1.2.4 非織造土工布孔隙范圍大，門(mén)幅寬。

　　2 非織造土工布原料的選用

　　土工布原料的選用要結(jié)合實(shí)際情況，既要考慮所使用領(lǐng)域?qū)ζ湮锢砘瘜W(xué)性能的要求，又要注意產(chǎn)品成本。目前主要以合成纖維為主，因合成纖維具有強(qiáng)度高、抗老化、耐腐蝕、耐酸堿等優(yōu)點(diǎn)。其中應(yīng)用普遍的是滌綸和丙綸。滌綸強(qiáng)力高、熔點(diǎn)高、具有優(yōu)良的韌度和蠕變特性，尤其在抗紫外線(xiàn)、抗老化性能上均能夠滿(mǎn)足工程要求。丙綸耐酸堿性好、耐腐蝕、耐霉變，不易受細(xì)菌侵蝕，具有較好的芯吸效應(yīng)，對(duì)水的滲透性能好，且比重輕，價(jià)格便宜。其次是錦綸和維綸，它們耐堿性好，耐酸性較差，錦綸土工布不宜用于 pH<5 的土壤中，而維綸用于海岸工程，耐海水侵蝕。國(guó)外非織造土工布的原料，除采用滌綸、丙綸、錦

　　綸、維綸外，還采用黃麻纖維、聚乙烯纖維、聚乳酸(PLA) 纖維。天然纖維和特種纖維也逐步進(jìn)入土工領(lǐng)域。有研究者曾報(bào)道了天然纖維(如黃麻、椰子殼纖維、竹漿纖維)在路基、排水、護(hù)岸、控制土壤侵蝕等領(lǐng)域的不同應(yīng)用[5-6]。Amit Rawal[7]等人對(duì)以黃麻和以滌綸為原料的非織造土工布的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)前者的各向異性較小，且織物緊密。隨新材料的不斷開(kāi)發(fā)，非織造土工布原料的選用范圍增加，加之生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的功能型土工布展露市場(chǎng)，顯示出土工布發(fā)展的蓬勃生機(jī)。

　　3 非織造土工布的生產(chǎn)技術(shù)

　　按成網(wǎng)和固著方法的不同，一般將非織造土工布的生產(chǎn)技術(shù)分為三大類(lèi)：紡粘技術(shù)、短纖針刺技術(shù)和熱熔粘合技術(shù)。每種技術(shù)各有千秋，往往根據(jù)所選原料、制成土工布的性能和成本等不同而選用合適的生產(chǎn)技術(shù)。

　　3.1 紡粘技術(shù)

　　將聚合物的粒子或粉末熔融，紡成連續(xù)的長(zhǎng)絲束，不規(guī)則地鋪放在傳送帶上形成纖網(wǎng)，當(dāng)長(zhǎng)絲束還未完全凝固時(shí)，用熱壓羅拉加壓，或用針刺法加固，亦或者用粘合劑粘合而形成連續(xù)均勻的土工布。這種技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，生產(chǎn)出的土工布在同等規(guī)格條件下其抗拉

　　強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)以及縱橫向比等性能均比短纖維針刺土工布優(yōu)越很多，適用于增強(qiáng)和加固等工程。但設(shè)備投資大，不適合小批量、多品種的生產(chǎn)。

　　3.2 短纖針刺技術(shù)

　　短纖維(如聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯、黃麻等)經(jīng)過(guò)開(kāi)松混合、梳理成網(wǎng)、鋪網(wǎng)、牽伸及針刺固結(jié)后形成成品。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(qiáng)，尤其適合做反過(guò)濾材料。但生產(chǎn)工藝長(zhǎng)，成本稍高。這種方法加工的土工布是我國(guó)目前用量非織造土工布之一。

　　3.3 熱熔粘合技術(shù)

　　兩種熔點(diǎn)不同的合成纖維或同一種纖維，經(jīng)開(kāi)松、梳理、混合、鋪網(wǎng)，使纖網(wǎng)中的低熔點(diǎn)纖維在加熱軋輥的作用下熔融粘合在一起形成成品。其關(guān)鍵在于熱風(fēng)烘燥。

　　3.4 復(fù)合化生產(chǎn)技術(shù)

　　隨著土工布應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，單一技術(shù)生產(chǎn)的非織造土工布已不能滿(mǎn)足需求，復(fù)合化生產(chǎn)大大提高了土工布的使用性能，已成為其終產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)一般都是將非織造布和不透水膜進(jìn)行復(fù)合，國(guó)外有多種芯層復(fù)合。土工膜和土工格柵是常見(jiàn)的兩種復(fù)合方式。土工膜多采用針刺土工布與 PVC、PE 以及橡膠等防滲材料通過(guò)涂層或熱壓復(fù)合而成，具有水平向排水、垂直向防滲的功能。

　　4 非織造土工布的功能和應(yīng)用

　　非織造土工布的用途多種多樣，其主要功能包括加強(qiáng)作用、隔離作用、過(guò)濾作用和排水作用[9-10]。

　　4.1 加強(qiáng)作用

　　非織造土工布的加強(qiáng)作用是利用土工布的拉伸性能改善土壤層的機(jī)械性能，限制土工工程在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中發(fā)生位移，起到一定的穩(wěn)定性作用。主要用于公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)等設(shè)施，如鐵路建設(shè)方面利用非織造土工布解決路基翻漿冒泥等危害，成功率可達(dá) 百分90以上。4.2 隔離作用非織造土工布的隔離作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是阻止不同路線(xiàn)或不同層次材料的彼此混合，保持和改善兩種材料的整體性和運(yùn)行性能;二是阻止濾層的污染和腐蝕，保證工程質(zhì)量，加快工程進(jìn)度。主要用于堤壩、軟土層上建筑公路或鐵路地基等，要求非織造土工布的孔隙率要小。

　　4.3 過(guò)濾作用

　　非織造土工織物具有良好的透水、透氣性，發(fā)揮過(guò)濾作用時(shí)起著類(lèi)似過(guò)濾器的功效，能有效地截留土顆粒、細(xì)砂及小石料而濾去水流，防止土體破壞，保持土石工程的穩(wěn)定。如在河堤與護(hù)砌之間鋪設(shè)土工布能阻止土壤的沖蝕，防止河岸塌陷。若土工布放在同一土壤中，能通過(guò)降低土壤中的含水量，或加強(qiáng)土壤承擔(dān)應(yīng)力，起到改良土壤性能的作用。

　　4.4 排水作用

　　非織造型土工布是一種良好的導(dǎo)水材料，織物本身形成排水通道，將土體結(jié)構(gòu)內(nèi)部多余的水分匯集在織物之內(nèi)，沿著織物緩慢的排出土體[12]?，F(xiàn)廣泛應(yīng)用于土石壩排水、地下排水、路基、擋土墻及軟土基礎(chǔ)排水等方面，要求非織造土工布具有一定的導(dǎo)水率、滯留泥紗和細(xì)紗的工藝配置：總牽伸倍數(shù)為 36.12 倍，后區(qū)牽伸倍數(shù) 1.41，捻系數(shù) 138，倍粗 1.69，羅拉速度 180r/min。絡(luò)筒工序在合理配置清紗工藝的同時(shí)，采用適當(dāng)?shù)木砝@張力和接觸壓力來(lái)減少紗表面毛羽。

　　4 結(jié) 語(yǔ)

　　國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，紡織品正逐漸向新特的方向發(fā)展，段彩紗作為一種新型的產(chǎn)品，它不僅彩段的長(zhǎng)度沒(méi)有固定的限制，可根據(jù)客戶(hù)的需要自行設(shè)計(jì)，而且段彩紗線(xiàn)既富有層次變化，又富有立體感，可廣泛用于服裝面料，使織物風(fēng)格獨(dú)特、色彩豐富，不僅深受消費(fèi)者的喜愛(ài)，而且產(chǎn)品具有非常廣闊的發(fā)展前景。土工布是高科技含量、高附加值的產(chǎn)品，在世界范圍內(nèi)都具有很好的發(fā)展前景，它的應(yīng)用和推廣可以帶動(dòng)紡織工業(yè)的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，給紡織工業(yè)注入新的活力。非織造土工布則越來(lái)越起著主導(dǎo)作用。我國(guó)是一個(gè)具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ膰?guó)家，各種工程的修復(fù)及巨大而廣泛的新的工程建設(shè)都面臨著大量土工布的需求，非織造土工布發(fā)展勢(shì)在必行。未來(lái) 3~5 年，我國(guó)非織造土工織物需求的比例將由目前的 55提高至 70以上，與世界土工織物需求發(fā)展趨勢(shì)一致。目前，我國(guó)對(duì)非織造土工布的技術(shù)應(yīng)走向科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、經(jīng)濟(jì)合理化;機(jī)械設(shè)備加工應(yīng)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化;產(chǎn)品應(yīng)趨向系列型、復(fù)合型、綜合型發(fā)展;不斷拓展非織造土工布的應(yīng)用領(lǐng)域，增加其在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的占有份額。

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