扁丝编织土工布的性能可分为:产品(制品)性能和工程性能。它们之间有一些差别,本节重点介绍产品性能,而工程性能将在第十一章中介绍。
(一)扁丝编织土工布产品设计
产品设计要符合产品标准(包括国际标准、国家标准、行业标准、企业标准等),同时要满足工程指标及应用要求。《GB/T 17690—1999土工合成材料 塑料扁丝编织土工布》,适用于以聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)为主要原料,经挤出、切膜、拉伸制成扁丝(单丝、裂膜丝)后编织而成的土工布。
1.产品的规格及代号
(1)规格
产品规格以经、纬向断裂强力划分,如表2-1-17所示。特殊规格可由供需双方商定。
表2-1-17 扁丝编织土工布的规格系列[8]
(2)代号
扁丝编织土工布代号以汉语拼音首位字母编写为BBT,其中B代表扁丝,B代表编织,T代表土工布。
扁丝编织土工布代号以英文首位字母编写为GFW,其中G代表土工布(Geotextile),F代表扁丝(Film yarn),W代表编织(Woven)。
产品的代号表示如下:
BBT(GFW)□ □ / □ □
① ② ③ ④
①——原料代号:PP代表聚丙烯,PE代表聚乙烯;
②——经向—纬向断裂强力,kN/m;
③——幅宽,m;
④——执行标准号。
例:经向断裂强力50kN/m,纬向断裂强力35kN/m,幅宽为3.8m的聚丙烯扁丝编织土工布,可表示为:
BBT(GFW)PP50—35/3.8 GB/T 17690—1999
2.产品的性能设计
产品性能设计的依据来自两个方面,一是标准的要求(如GB/T17690等);二是用户的要求。因此,作为制造者要两者兼顾,进行产品的性能设计。
产品的性能设计主要从原材料选择、产品结构,生产设备及生产工艺等方面进行设计。而这种设计过程可以调整最终产品的性能,以符合标准和满足用户的要求。
(1)原材料选择
扁丝编织土工布的原材料选择主要有:聚丙烯、高密度聚乙烯(HDP E)、聚丙烯与聚乙烯的共混物、丙烯与乙烯的共聚物以及防老化母料、色母料等。
按照GB/T 17690标准规定:产品规格以经向—纬向断裂强力表示。如果同种规格,采用聚丙烯材料一般比采用高密度聚乙烯材料的经向—纬向断裂强力高。但是,聚丙烯的耐低温性、抗氧化性、抗紫外线等都不如高密度聚乙烯。如果产品应用于寒冷地区或阳光照射强烈地区,选择高密度聚乙烯比聚丙烯好。当然,聚丙烯采用防老化母料等也可以大大提高产品的防老化性能,以适应环境。
总之,在原材料选择时,不仅要考虑产品符合标准规定,而且要满足用户的要求。甚至要通过原材料的选择,调整产品的性能。
(2)产品结构
扁丝编织土工布的产品结构设计主要有:纱结构(扁丝、裂膜丝等)、织物组织(平纹组织、提花组织)、单位面积质量(包括经纬向线密度、经纬向密度)等。
按照GB/T 17690标准,同样单位面积质量的扁丝编织土工布,由于产品结构不同,所达到的产品性能也不同。如采用裂膜丝比采用扁丝,在相同单位面积质量下(其他条件不变)具有手感比较柔软,透水性好以及强力高等特点。如采用提花组织比采用平纹组织,具有手感坚挺、表面粗糙(即防滑性好)以及强力略有降低等特点。
单位面积质量(g/m2)是产品结构的重要指标。它与经纬向线密度、经纬向密度以及经纬向扁丝设置等有密切的关系。同时,与产品的成本也有直接的关系。因此,在产品设计过程中要用技术经济的理论和方法。设计出成本(即价格)最低、性能最佳的产品。
单位面积质量计算公式(2-12)如下:
式中 G——单位面积质量,g/m2
S——经向密度,根/100mm
K——纬向密度,根/100mm
ρls——经向线密度,tex
ρlk——纬向线密度tex
c——织缩率,由各厂设备而定,一般为0~0.03(www.xing528.com)
从公式(2-12)可以看出,单位面积质量与经纬向线密度、经纬向密度之间的关系。按照GB/T 17690标准,在单位面积质量确定下,可以调节经纬向线密度和经纬向密度,以达到经纬向断裂强力要求。也可以根据用户的经纬向断裂强力要求,设计产品的单位面积质量以及经纬向线密度、经纬向密度等。
另外,经纬向扁丝的设置,可以采用双经一纬法,即经向二根扁丝重叠在一根扁丝的位置上,而纬向丝为一根扁丝。也可采用双经双纬法,即纬向也为两根扁丝(此方法主要用于单位面积质量较高产品)。当然,此法对拉丝生产操作和圆织机织造操作要求较高。一般单位面积质量较高的编织布,织造损耗较大,纬纱均采用裂膜开网丝,因为裂膜开网丝虽然单丝强度较同样线密度的低一点,但丝柔软,织造损耗较扁丝小,也利于织造。
机织土工布单位面积质量与断裂强度之间关系,如图2-1-23所示。一般,单位面积质量为100g/m2时,断裂强度为15~30kN/m。
图2-1-23 机织土工布单位面积质量与断裂强度之间关系[9]
实线—机织土工布单位面积质量与断裂强度之间关系虚线—关系分布区域
(3)生产设备
扁丝编织土工布的生产设备主要有:管膜扁丝生产线、平膜扁丝生产线和平织机、圆织机、片梭织机等。
按照GB/T 17690标准,相同单位面积质量的土工布,由于采用生产设备不同,所达到的产品性能也不同。一般平膜扁丝生产线生产的扁丝比管膜扁丝生产线生产的扁丝相对拉断力(N/tex)要高。同时,生产工艺要求较低,质量较稳定等。圆织机生产的产品比平织机、片梭织机生产的产品断裂强力损耗小(特别是纬向),同时,操作方便,产量高。但片梭织机可以生产比圆织机单位面积质量更高和布面质量更平整的产品。
对于老企业,生产设备已经存在,在产品的性能设计时,主要从生产工艺上调整,以达到产品性能的要求或提高产品的性能。对于新建企业,根据市场需求,确定产品定位,合理选择设备,以最佳的经济效益,生产高质量的产品。
(4)生产工艺
扁丝编织土工布的生产工艺,通过工艺条件及工艺参数等的调整最终体现在扁丝相对拉断力、扁丝断裂伸长率以及织物性能等方面。
按照GB/T 17690标准,相同单位面积质量的土工布,由于采用不同的生产工艺,可以调整产品的不同性能。特别是扁丝相对拉断力(扁丝强度)和断裂伸长率,它决定产品的断裂强力和断裂伸长率。
①扁丝相对拉断力表示扁丝强度的技术指标,即扁丝单位截面积上所能承受的最大拉伸载荷。通常,以N/tex表示,其关系为式(2-13):
式中 σ——相对拉断力,N/tex
F——扁丝最大拉仲载荷,N
ρl—— 扁丝线密度,tex
②扁丝断裂伸长率表示扁丝延伸性的技术指标,以扁丝拉伸至断裂时,断裂伸长率以ε表示,其关系为式(2-14):
式中 ε——扁丝断裂伸长率,%
L0——扁丝初始标距,mm
L——扁丝断裂时的标距,mm
扁丝的相对拉断力和断裂伸长率,在原辅料不变的情况下,一般由拉伸倍数(拉伸比)所决定。拉伸倍数提高,扁丝相对拉断力相应增大,而断裂伸长率有所下降,否则相反。因此,在产品的性能设计时,要合理确定拉伸倍数,确定生产工艺条件及工艺参数等。最终实现产品的最佳性能。
(二)扁丝编织土工布一般性能
扁丝编织土工布一般性能是指《GB/T 17690—1999土工合成材料 塑料扁丝编织土工布》规定的技术要求。
1.外观质量
扁丝编织土工布外观质量应符合表2-1-18规定。
表2-1-18 扁丝编织土工布外观质量[8]
2.尺寸及偏差
扁丝编织土工布单卷长度≤500m,长度偏差0~+0.5%,长度<500m,偏差为0~+0.3%。
扁丝编织土工布幅宽≥3m,偏差-1%~+1%。
3.性能指标
扁丝编织土工布性能指标应符合表2-1-19规定。产品出厂检验项目为:外观质量、尺寸及偏差及性能指标(表2-1-19)中序号1、2、3、8项,第9项按用户设计值检验。出厂检验合格方可出厂。型式检验为技术要求的全部项目,正常情况下每年至少进行一次。
表2-1-19 扁丝编织土工布性能指标[8]
注:1)用户有要求时,按实际设计值考核。
本节涉及《GB/T 17690—1999土工合成材料 塑料扁丝编织土工布》和《GB/T 17641—1998土工合成材料 裂膜丝机织土工布》两个国家标准产品,由于两者相互覆盖,所以后者不再介绍。
另外,其他国家标准、行业标准、企业标准等涉及本节制造技术及性能等,因此,可以参考本节内容。
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