CN104131412A - 一种复合结构土工过滤材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合结构土工过滤材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：选择纤维原料；规格设计；选择生产工艺参数；将粗纤维和细纤维分别按照设计定量交叉铺网，形成粗纤维网和细纤维网，再分别进行第1道和第2道针刺，分别成卷后待用；按照粗纤维网在上、细纤维网在下的顺序将两层叠合在一起进行第3～5道针刺，将复合结构土工过滤材料卷装打包。本发明所提供的制备方法操作简单，在常规针刺机上即可完成；所制备的复合结构土工过滤材料在纵向存在由大变小的孔径梯度，既能够拦截细小土壤颗粒随水流失起到保土固堤的作用，又能够保证水流自由通过实现渗透的目的，适用于颗粒分布级配大且不连续、细小颗粒含量多的粉粘质土壤。

Description

一种复合结构土工过滤材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合结构土工过滤材料的制备方法，属于纺织材料技术领域。
背景技术
非织造土工织物具有优异的排水、过滤功能，且原料适应性广、产量高、生产成本低，因而作为滤层材料广泛应用于岩土工程领域。特别是针刺土工织物，其内部纤维分布呈三维网络结构，具有高孔隙率特征，是目前应用量最大的土工过滤材料。传统的针刺土工织物是由一种或两种混合纤维组成的单层结构，不适用于我国南方江浙沪等水域地带的土壤。我国南方水域地带多为粉粘质细土，土壤颗粒分布级配大且不连续、细小土壤颗粒含量多；如果采用大孔径滤层材料易发生管涌现象，而采用小孔径滤层材料又易出现淤堵现象，极大地影响了滤层材料的功能和使用寿命。目前对于这类土壤的保护还是以防止管涌为主，即采用小孔径过滤材料起到保土作用，而不考虑其淤堵性；虽然短期内对整个岩土工程没有明显影响，但从长远来看，滤材将逐渐完全淤堵，土壤-滤材体系无水流渗透，会造成整个过滤体系的破坏，其危害性很大。因此开发一种适应于南方土壤的新型高效排水滤层材料具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于针对现有非织造土工过滤材料的不足，提供一种复合结构土工过滤材料的制备方法。该方法设计开发纵向具有梯度孔径的复合结构土工织物，沿过滤方向孔径按由大到小递减分布，既能够有效拦截土壤颗粒避免出现管涌现象，又能够防止大量细小土壤颗粒堵塞滤材形成淤堵现象，达到防淤堵防管涌的长效过滤功能，保证整个土壤/织物系统的效能得以充分发挥，满足我国南方水域地带粉粘质细土的过滤要求。
为了达到上述目的，本发明提供了一种复合结构土工过滤材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1：选择纤维原料：选用两种不同纤度的聚酯短纤或聚丙烯短纤，纤维长度为38mm～51mm；粗纤维纤度为6D-10D，细纤维纤度为3D-5D，两种纤维的纤度比例控制在1.5-3∶1；
步骤2：规格设计：复合结构土工过滤材料的总克重设计为250g/m2-500g/m2，粗纤维网和细纤维网的克重比例为60∶40～70∶30，幅宽为3m-6m；
步骤3：选择生产工艺参数：采用针刺法加工，总针刺密度为250刺/cm2-550刺/cm2，总针刺道数为3道-5道，针刺深度为8-12mm；
步骤4：生产工艺过程如下：
步骤4.1：将粗纤维和细纤维分别按照设计定量交叉铺网，形成粗纤维网和细纤维网，再分别进行第1道和第2道针刺，第1道针刺工艺参数均为：针刺密度50刺/cm2-70刺/cm2，针刺深度8mm-10mm；第2道针刺工艺参数均为：针刺密度80刺/cm2-120刺/cm2，针刺深度8mm-10mm；分别成卷后待用；
步骤4.2：按照粗纤维网在上、细纤维网在下的顺序将两层叠合在一起进行第3道针刺、第3～4道针刺或第3～5道针刺，得到复合结构土工过滤材料；第3道针刺工艺参数为：针刺密度80刺/cm2-150刺/cm2，针刺深度10mm-12mm；第4道针刺工艺参数均为：针刺密度0-100刺/cm2，针刺深度10mm-12mm；第5道针刺工艺参数均为：针刺密度0-100刺/cm2，针刺深度10mm-12mm；
步骤5：将复合结构土工过滤材料卷装打包。
与现有土工过滤材料相比，本发明的优点是：
本发明所提供的制备方法操作简单，在常规针刺机上即可完成，无需增加或更换生产设备；所制备的复合结构土工过滤材料在纵向存在由大变小的孔径梯度，既能够拦截细小土壤颗粒随水流失起到保土固堤的作用，又能够保证水流自由通过实现渗透的目的，适用于颗粒分布级配大且不连续、细小颗粒含量多的粉粘质土壤。
附图说明
图1为本发明的复合结构土工过滤材料示意图，1为土壤，2为粗纤维层，3为细纤维层。
具体实施方式
下面以具体的复合结构土工过滤材料制备过程为例，来阐述本发明。
实施例1
一种复合结构土工过滤材料的制备方法，具体步骤为：
步骤1：选择纤维原料：选用两种不同纤度的聚酯短纤，纤维长度为38mm；粗纤维纤度为6D，细纤维纤度为3D；
步骤2：规格设计：复合结构土工过滤材料的总克重设计为300g/m2，粗纤维网和细纤维网的克重比例为60∶40，幅宽为6m；
步骤3：选择生产工艺参数：采用针刺法加工，总针刺密度为400刺/cm2，总针刺道数为5道；
步骤4：生产工艺过程如下：首先将6D纤维和3D纤维分别按照180g/m2和120g/m2的定量交叉铺网，再分别进行第1道和第2道针刺，第1道针刺工艺参数均为：针刺密度60刺/cm2，针刺深度8mm；第2道针刺工艺参数均为：针刺密度100刺/cm2，针刺深度8mm；分别成卷后待用；按照6D纤维层在上、3D纤维层在下的顺序将两层叠合在一起进行第3～5道针刺，第3道针刺工艺参数为：针刺密度100刺/cm2，针刺深度10mm；第4道针刺工艺参数均为：针刺密度80刺/cm2，针刺深度10mm；第5道针刺工艺参数均为：针刺密度60刺/cm2，针刺深度10mm；
步骤5：将复合结构土工过滤材料卷装打包。如图1所示，为本发明的复合结构土工过滤材料示意图，采用土工织物淤堵试验装置测试其过滤性能，测试结果如下：梯度比：1.17；土工织物/土壤系统在20℃时的渗透系数：9.83×10-4cm/s；标准温度20℃时土壤的渗透系数：11.51×10-4cm/s；单位体积土工织物试样中的含土量：0.17g/cm3。
实施例2
一种复合结构土工过滤材料的制备方法，具体步骤为：
步骤1：选择纤维原料：选用两种不同纤度的聚丙烯短纤，纤维长度为51mm；粗纤维纤度为10D，细纤维纤度为5D；
步骤2：规格设计：复合结构土工过滤材料的总克重设计为500g/m2，粗纤维网和细纤维网的克重比例为60∶40，幅宽为6m；
步骤3：选择生产工艺参数：采用针刺法加工，总针刺密度为500刺/cm2，总针刺道数为5道；
步骤4：生产工艺过程如下：首先将6D纤维和3D纤维分别按照300g/m2和200g/m2的定量交叉铺网，再分别进行第1道和第2道针刺，第1道针刺工艺参数均为：针刺密度70刺/cm2，针刺深度10mm；第2道针刺工艺参数均为：针刺密度100刺/cm2，针刺深度10mm；分别成卷后待用；按照10D纤维层在上、5D纤维层在下的顺序将两层叠合在一起进行第3～5道针刺，第3道针刺工艺参数为：针刺密度150刺/cm2，针刺深度12mm；第4道针刺工艺参数均为：针刺密度120刺/cm2，针刺深度12mm；第5道针刺工艺参数均为：针刺密度60刺/cm2，针刺深度12mm；
步骤5：将复合结构土工过滤材料卷装打包。如图1所示，为本发明的复合结构土工过滤材料示意图，采用土工织物淤堵试验装置测试其过滤性能，测试结果如下：梯度比：1.85；土工织物/土壤系统在20℃时的渗透系数：3.26×10-4cm/s；标准温度20℃时土壤的渗透系数：6.03×10-4cm/s；单位体积土工织物试样中的含土量：0.28g/cm3。
上述所采用的纤维原料、纤维细度、各层克重等仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (1)

1.一种复合结构土工过滤材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1：选择纤维原料：选用两种不同纤度的聚酯短纤或聚丙烯短纤，纤维长度为38mm～51mm；粗纤维纤度为6D-10D，细纤维纤度为3D-5D，两种纤维的纤度比例控制在1.5-3∶1；
步骤2：规格设计：复合结构土工过滤材料的总克重设计为250g/m2-500g/m2，粗纤维网和细纤维网的克重比例为60∶40～70∶30，幅宽为3m-6m；
步骤3：选择生产工艺参数：采用针刺法加工，总针刺密度为250刺/cm2-550刺/cm2，总针刺道数为3道-5道，针刺深度为8-12mm；
步骤4：生产工艺过程如下：
步骤4.1：将粗纤维和细纤维分别按照设计定量交叉铺网，形成粗纤维网和细纤维网，再分别进行第1道和第2道针刺，第1道针刺工艺参数均为：针刺密度50刺/cm2-70刺/cm2，针刺深度8mm-10mm；第2道针刺工艺参数均为：针刺密度80刺/cm2-120刺/cm2，针刺深度8mm-10mm；分别成卷后待用；
步骤4.2：按照粗纤维网在上、细纤维网在下的顺序将两层叠合在一起进行第3道针刺、第3～4道针刺或第3～5道针刺，得到复合结构土工过滤材料；第3道针刺工艺参数为：针刺密度80刺/cm2-150刺/cm2，针刺深度10mm-12mm；第4道针刺工艺参数均为：针刺密度0-100刺/cm2，针刺深度10mm-12mm；第5道针刺工艺参数均为：针刺密度0-100刺/cm2，针刺深度10mm-12mm；
步骤5：将复合结构土工过滤材料卷装打包。
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