CN107351472A - 一种非织造土工布的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非织造土工布的制备方法，属于建材领域。本发明首先将芭蕉叶切割后与生石灰混合铺设于玻璃罐中，密封存放使叶肉在碱性条件下逐渐与叶脉脱离，经蒸煮后用毛刷去除叶肉，制得1号中间层材料，再将鸡毛清洗后暴晒，并用双氧水漂白除臭，经烘干后作为2号中间层材料，再将废弃毛衣剪碎后进行蒸汽爆破处理，使毛衣纤维破碎解纤，经烘干梳理后作为表层材料，最后将中间层材料与表层材料按顺序铺装，经针刺、热压后裁剪收卷即可。本发明制备非织造土工布强度高，不易变形，延长了土工布的使用寿命；同时具有较好的透水性能，产品可广泛应用于市政道路建设等领域。

Description

一种非织造土工布的制备方法
技术领域
本发明涉及一种非织造土工布的制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
土工布主要应用于垃圾填埋场、水利、港口、航道、铁路、公路等泥沙直径小受力大的工程，其起到的主要作用包括：1、隔离作用，对不同物理性质的建筑材料进行隔离，使材料不混杂，保持材料的整体性；2、过滤作用，当水由细料土层流入粗料土层时，利用土工布的透水性，让水通过而拦截住土颗粒、细沙等物料；3、稳定作用，增强土体抗拉抗变形能力，增强建筑结构稳定性。
传统的土工布只是单一的布料材质，这样的土工布的抗拉效果较差，强度不够强，不能够大面积的在市政建设中运用，限制了土工布的使用效果，不能够广泛的推行使用土工布，但是还有部分土工布在使用的时候，两片土工布在连接的时候不够牢固，都是直接采用土压的方式将两块土工布进行连接，这样的连接方式不够牢固，随着时间的推移，土工布会出现收缩的现象，缩短了土工布的使用寿命。而采用纤维经过开松混合、梳理（或气流）成网、铺网、针刺固结后直接形成的土工布，其特点是厚度大、密度高、结构蓬松，吸水和透水性能好，铺设方便，但是现有技术生产的短纤维针刺非织造土工布也普遍存在抗形变能力差、易变形、强力偏低，使得使用中难以起到增强作用的缺点。所以，亟待研制一种抗拉强度高、不易变形、使用寿命长的土工布。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对传统非织造土工布在使用过程中抗拉强度相对较差，易变形，缩短了土工布的使用寿命，限制了土工布使用效果的问题，提供了一种非织造土工布的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）称取3～5kg新鲜芭蕉叶，清洗后切割成芭蕉叶碎片，再将芭蕉叶碎片与生石灰逐层铺设于玻璃罐中，待铺设完成，向玻璃罐中加入清水，直至水将最上层芭蕉叶碎片淹没，再将玻璃罐密封，并于暗室中静置存放10～15天，待静置存放结束，将玻璃罐中芭蕉叶碎片分离取出，并清洗加热蒸煮20～30min，再用毛刷去除叶肉，得芭蕉叶叶脉，经干燥得1号中间层材料；
（2）称取800～1000g鸡毛，清洗，暴晒及剪碎后，倒入3～5L质量分数为6～8%双氧水中，恒温搅拌反应45～60min，再经过滤、洗涤和干燥，得2号中间层材料；
（3）称取废弃毛衣2～3kg，漂洗后剪碎成毛衣碎块，并将毛衣碎块转入盛有400～500mL水的反应釜中，保温保压15～30s后，打开反应釜出料阀门，使反应釜中物料瞬时释放进入接收罐，再经干燥和梳理，得表层材料；
（4）按厚度为6～8mm的表层材料、2～3mm的1号中间层材料、4～6mm的2号中间层材料、6～8mm的表层材料从上到下的顺序，将材料按序逐层铺设，经针刺机处理后复合成型，经热压机于压力为10～15MPa，温度为65～75℃条件下热压10～20min，再经裁剪后收卷保存，即得非织造土工布。
步骤（1）所述的芭蕉叶碎片长度为10～15cm，宽度为8～10cm。
步骤（1）所述的逐层铺设具体操作为：于玻璃罐底部均匀铺洒一层厚度为0.8～1.0mm生石灰，并在生石灰表面铺一张芭蕉叶碎片，再于碎片表面继续铺撒一层厚度为0.8～1.0mm生石灰，如此一层生石灰一层芭蕉叶碎片铺设，直至芭蕉叶碎片用完为止，并在最上层芭蕉叶碎片表面铺设一层厚度为3～5mm生石灰。
步骤（1）所述的加热蒸煮20～30min后，还可以将芭蕉叶碎片置于8～10L质量分数为10～15%甲醛溶液中浸泡40～60min。
步骤（2）所述的恒温搅拌反应条件为：温度为55～60℃，搅拌转速为600～800r/min。
步骤（3）所述的保温保压条件为：温度为140～160℃，压力为2.6～2.8MPa。
步骤（3）所述的接收罐与反应釜底部出料阀门通过管道相连。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明首先以廉价易得的芭蕉叶为原料，利用生石灰和水混合浸泡，并密闭发酵，使芭蕉叶叶肉腐烂，并逐渐与叶脉分离，经蒸煮后用甲醛溶液浸泡，防止叶脉组织被细菌腐蚀及组织自溶，保存细胞固有物质，使叶脉细胞中组织液凝固，使叶脉组织硬化，提高叶脉组织机械强度，从而提高产品硬度，避免在使用过程中变形，再将鸡毛清洗暴晒后用双氧水漂白除臭，利用鸡毛的韧性与芭蕉叶叶脉配合，作为产品中间层材料，形成交织网络，达到提高产品抗拉强度的效果；
（2）本发明以废弃毛衣为产品表层材料来源，在保温保压过程中，水蒸汽渗透进入毛衣组织纤维内部，冷凝形成水滴，再经瞬间泄压，水滴从毛衣组织纤维中瞬间释放，使毛衣组织纤维解纤细化，并发生一定程度降解，从而提高毛衣组织纤维表面活性基团数量，在后续处理过程中，可有效提高表层材料与中间层材料的结合牢固性，同时使毛衣的优良的蓬松性、吸水性和透水性得以保留，进一步提高产品土工布的保水和透水性能。
具体实施方式
首先称取3～5kg新鲜芭蕉叶，用清水反复冲洗3～5次，去除芭蕉叶表面污物，并将冲洗后的芭蕉叶切割成长为10～15cm，宽为8～10cm芭蕉叶碎片；在玻璃罐底部均匀铺洒一层厚度为0.8～1.0mm生石灰，并在生石灰表面铺一张所得芭蕉叶碎片，直至芭蕉叶碎片用完为止，再于碎片表面继续铺洒一层厚度为0.8～1.0mm生石灰，如此一层生石灰一层芭蕉叶碎片铺设，并在最上层芭蕉叶碎片表面铺设一层厚度为3～5mm生石灰，待铺设完成，向玻璃罐中加入清水，直至水将最上层芭蕉叶碎片淹没，再将玻璃罐密封，并于避光通风处静置存放10～15天；待静置存放结束，将玻璃罐中芭蕉叶碎片取出，并用清水冲洗3～5次，再将冲洗后的芭蕉叶碎片转入盛有3～5L清水的铁锅中，于温度为75～80℃条件下，蒸煮20～30min后，将芭蕉叶碎片置于8～10L质量分数为10～15%甲醛溶液中浸泡40～60min，再将浸泡后的芭蕉叶碎片取出，用毛刷去除碎片叶肉，得芭蕉叶叶脉，并将芭蕉叶叶脉置于真空干燥箱中，于温度为70～75℃条件下，干燥6～8h，得1号中间层材料；接着称取800～1000g鸡毛，经人工挑拣除杂后，用清水反复洗涤3～5次，再将清洗后的鸡毛置于阳光下暴晒6～8h，收集暴晒后的鸡毛，并剪碎成长度为0.8～1.2cm鸡毛碎片，再将鸡毛碎片倒入盛有3～5L质量分数为6～8%双氧水的烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55～60℃，转速为600～800r/min条件下，恒温搅拌反应45～60min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，用清水洗涤滤渣3～5次，并将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为75～80℃条件下干燥至含水率为8～10%，得2号中间层材料；称取废弃毛衣2～3kg，经人工漂洗除杂后，剪碎成长度为0.3～0.5cm毛衣碎块，并将所得毛衣碎块转入反应釜中，于温度为140～160℃，蒸汽压力为2.6～2.8MPa条件下保压15～30s后，打开反应釜出料阀门，使反应釜中物料瞬时释放进入接收罐，得预处理毛衣湿料，并将所得预处理毛衣湿料转入烘箱中，于温度为105～110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的汽预处理毛衣经梳理机梳理后，得表层材料；所述的接收罐与反应釜底部出料阀门通过管道相连；按厚度为6～8mm的表层材料、2～3mm的1号中间层材料、4～6mm的2号中间层材料、6～8mm的表层材料从上到下的顺序，将所述材料按序逐层铺设，经针刺机处理后复合成型，再经热压机于压力为10～15MPa，温度为65～75℃条件下热压10～20min，再经裁剪后收卷保存，即得非织造土工布。
实例1
首先称取5kg新鲜芭蕉叶，用清水反复冲洗5次，去除芭蕉叶表面污物，并将冲洗后的芭蕉叶切割成长为15cm，宽为10cm芭蕉叶碎片；在玻璃罐底部均匀铺洒一层厚度为1.0mm生石灰，并在生石灰表面铺一张所得芭蕉叶碎片，直至芭蕉叶碎片用完为止，再于碎片表面继续铺洒一层厚度为1.0mm生石灰，如此一层生石灰一层芭蕉叶碎片铺设，并在最上层芭蕉叶碎片表面铺设一层厚度为5mm生石灰，待铺设完成，向玻璃罐中加入清水，直至水将最上层芭蕉叶碎片淹没，再将玻璃罐密封，并于避光通风处静置存放15天；待静置存放结束，将玻璃罐中芭蕉叶碎片取出，并用清水冲洗5次，再将冲洗后的芭蕉叶碎片转入盛有5L清水的铁锅中，于温度为80℃条件下，蒸煮30min后，将芭蕉叶碎片置于10L质量分数为15%甲醛溶液中浸泡60min，再将浸泡后的芭蕉叶碎片取出，用毛刷去除碎片叶肉，得芭蕉叶叶脉，并将芭蕉叶叶脉置于真空干燥箱中，于温度为75℃条件下，干燥8h，得1号中间层材料；接着称取1000g鸡毛，经人工挑拣除杂后，用清水反复洗涤5次，再将清洗后的鸡毛置于阳光下暴晒8h，收集暴晒后的鸡毛，并剪碎成长度为1.2cm鸡毛碎片，再将鸡毛碎片倒入盛有5L质量分数为8%双氧水的烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为60℃，转速为800r/min条件下，恒温搅拌反应60min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，用清水洗涤滤渣5次，并将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为80℃条件下干燥至含水率为10%，得2号中间层材料；称取废弃毛衣3kg，经人工漂洗除杂后，剪碎成长度为0.5cm毛衣碎块，并将所得毛衣碎块转入反应釜中，于温度为160℃，蒸汽压力为2.8MPa条件下保压30s后，打开反应釜出料阀门，使反应釜中物料瞬时释放进入接收罐，得预处理毛衣湿料，并将所得预处理毛衣湿料转入烘箱中，于温度为110℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的汽预处理毛衣经梳理机梳理后，得表层材料；所述的接收罐与反应釜底部出料阀门通过管道相连；按厚度为8mm的表层材料、3mm的1号中间层材料、6mm的2号中间层材料、8mm的表层材料从上到下的顺序，将所述材料按序逐层铺设，经针刺机处理后复合成型，再经热压机于压力为15MPa，温度为75℃条件下热压20min，再经裁剪后收卷保存，即得非织造土工布。
实例2
首先称取3kg新鲜芭蕉叶，用清水反复冲洗3次，去除芭蕉叶表面污物，并将冲洗后的芭蕉叶切割成长为10cm，宽为8cm芭蕉叶碎片；在玻璃罐底部均匀铺洒一层厚度为0.8mm生石灰，并在生石灰表面铺一张所得芭蕉叶碎片，直至芭蕉叶碎片用完为止，再于碎片表面继续铺洒一层厚度为0.8mm生石灰，如此一层生石灰一层芭蕉叶碎片铺设，并在最上层芭蕉叶碎片表面铺设一层厚度为3mm生石灰，待铺设完成，向玻璃罐中加入清水，直至水将最上层芭蕉叶碎片淹没，再将玻璃罐密封，并于避光通风处静置存放10天；待静置存放结束，将玻璃罐中芭蕉叶碎片取出，并用清水冲洗3次，再将冲洗后的芭蕉叶碎片转入盛有3L清水的铁锅中，于温度为75℃条件下，蒸煮20min后，再将蒸煮后的芭蕉叶碎片取出，用毛刷去除碎片叶肉，得芭蕉叶叶脉，并将芭蕉叶叶脉置于真空干燥箱中，于温度为70℃条件下，干燥6h，得1号中间层材料；接着称取800g鸡毛，经人工挑拣除杂后，用清水反复洗涤3次，再将清洗后的鸡毛置于阳光下暴晒6h，收集暴晒后的鸡毛，并剪碎成长度为0.8cm鸡毛碎片，再将鸡毛碎片倒入盛有3L质量分数为6%双氧水的烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为55℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应45min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，用清水洗涤滤渣3次，并将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为75℃条件下干燥至含水率为8%，得2号中间层材料；称取废弃毛衣2kg，经人工漂洗除杂后，剪碎成长度为0.3cm毛衣碎块，并将所得毛衣碎块转入反应釜中，于温度为140℃，蒸汽压力为2.6MPa条件下保压15s后，打开反应釜出料阀门，使反应釜中物料瞬时释放进入接收罐，得预处理毛衣湿料，并将所得预处理毛衣湿料转入烘箱中，于温度为105℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的汽预处理毛衣经梳理机梳理后，得表层材料；所述的接收罐与反应釜底部出料阀门通过管道相连；按厚度为6mm的表层材料、2mm的1号中间层材料、4mm的2号中间层材料、6mm的表层材料从上到下的顺序，将所述材料按序逐层铺设，经针刺机处理后复合成型，再经热压机于压力为10MPa，温度为65℃条件下热压10min，再经裁剪后收卷保存，即得非织造土工布。
实例3
首先称取4kg新鲜芭蕉叶，用清水反复冲洗4次，去除芭蕉叶表面污物，并将冲洗后的芭蕉叶切割成长为12cm，宽为9cm芭蕉叶碎片；在玻璃罐底部均匀铺洒一层厚度为0.9mm生石灰，并在生石灰表面铺一张所得芭蕉叶碎片，直至芭蕉叶碎片用完为止，再于碎片表面继续铺洒一层厚度为0.9mm生石灰，如此一层生石灰一层芭蕉叶碎片铺设，并在最上层芭蕉叶碎片表面铺设一层厚度为4mm生石灰，待铺设完成，向玻璃罐中加入清水，直至水将最上层芭蕉叶碎片淹没，再将玻璃罐密封，并于避光通风处静置存放12天；待静置存放结束，将玻璃罐中芭蕉叶碎片取出，并用清水冲洗4次，再将冲洗后的芭蕉叶碎片转入盛有4L清水的铁锅中，于温度为77℃条件下，蒸煮25min后，再将蒸煮后的芭蕉叶碎片取出，用毛刷去除碎片叶肉，得芭蕉叶叶脉，并将芭蕉叶叶脉置于真空干燥箱中，于温度为72℃条件下，干燥7h，得1号中间层材料；接着称取900g鸡毛，经人工挑拣除杂后，用清水反复洗涤4次，再将清洗后的鸡毛置于阳光下暴晒7h，收集暴晒后的鸡毛，并剪碎成长度为1.0cm鸡毛碎片，再将鸡毛碎片倒入盛有4L质量分数为7%双氧水的烧杯中，并将烧杯移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为57℃，转速为700r/min条件下，恒温搅拌反应50min，再将烧杯中物料过滤，得滤渣，用清水洗涤滤渣4次，并将洗涤后的滤渣置于烘箱中，于温度为77℃条件下干燥至含水率为9%，得2号中间层材料；称取废弃毛衣3kg，经人工漂洗除杂后，剪碎成长度为0.4cm毛衣碎块，并将所得毛衣碎块转入反应釜中，于温度为150℃，蒸汽压力为2.7MPa条件下保压20s后，打开反应釜出料阀门，使反应釜中物料瞬时释放进入接收罐，得预处理毛衣湿料，并将所得预处理毛衣湿料转入烘箱中，于温度为107℃条件下干燥至恒重，再将干燥后的汽预处理毛衣经梳理机梳理后，得表层材料；所述的接收罐与反应釜底部出料阀门通过管道相连；按厚度为7mm的表层材料、2mm的1号中间层材料、5mm的2号中间层材料、7mm的表层材料从上到下的顺序，将所述材料按序逐层铺设，经针刺机处理后复合成型，再经热压机于压力为12MPa，温度为70℃条件下热压15min，再经裁剪后收卷保存，即得非织造土工布。
对照例：采用纺丝级聚酯切片为主要原料，制备得到聚酯纺粘针刺土工布。
实例1至实例3及对照例制备的土工布机械物理性能如表1所述。
表1
测试项目 对照例 实例1 实例2 实例3
拉伸强度（MPa） 26.1 32.5 29.8 30.2
弯曲强度（MPa） 45 52 49 50
断裂伸长率（%） 170 220 190 180
CBR顶破（kN） 4 7 6 6.3
垂直渗透系(cm/s） 0.183 0.285 0.274 0.215
从上表可以看出，本发明制备的非织造土工布拉伸强度及弯曲强度高，透水性能好。

Claims (7)

1.一种非织造土工布的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取3～5kg新鲜芭蕉叶，清洗后切割成芭蕉叶碎片，再将芭蕉叶碎片与生石灰逐层铺设于玻璃罐中，待铺设完成，向玻璃罐中加入清水，直至水将最上层芭蕉叶碎片淹没，再将玻璃罐密封，并于暗室中静置存放10～15天，待静置存放结束，将玻璃罐中芭蕉叶碎片分离取出，并清洗加热蒸煮20～30min，再用毛刷去除叶肉，得芭蕉叶叶脉，经干燥得1号中间层材料；
（2）称取800～1000g鸡毛，清洗，暴晒及剪碎后，倒入3～5L质量分数为6～8%双氧水中，恒温搅拌反应45～60min，再经过滤、洗涤和干燥，得2号中间层材料；
（3）称取废弃毛衣2～3kg，漂洗后剪碎成毛衣碎块，并将毛衣碎块转入盛有400～500mL水的反应釜中，保温保压15～30s后，打开反应釜出料阀门，使反应釜中物料瞬时释放进入接收罐，再经干燥和梳理，得表层材料；
（4）按厚度为6～8mm的表层材料、2～3mm的1号中间层材料、4～6mm的2号中间层材料、6～8mm的表层材料从上到下的顺序，将材料按序逐层铺设，经针刺机处理后复合成型，经热压机于压力为10～15MPa，温度为65～75℃条件下热压10～20min，再经裁剪后收卷保存，即得非织造土工布。
2.根据权利要求1所述的一种非织造土工布的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的芭蕉叶碎片长度为10～15cm，宽度为8～10cm。
3.根据权利要求1所述的一种非织造土工布的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的逐层铺设具体操作为：于玻璃罐底部均匀铺洒一层厚度为0.8～1.0mm生石灰，并在生石灰表面铺一张芭蕉叶碎片，再于碎片表面继续铺撒一层厚度为0.8～1.0mm生石灰，如此一层生石灰一层芭蕉叶碎片铺设，直至芭蕉叶碎片用完为止，并在最上层芭蕉叶碎片表面铺设一层厚度为3～5mm生石灰。
4.根据权利要求1所述的一种非织造土工布的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的加热蒸煮20～30min后，还可以将芭蕉叶碎片置于8～10L质量分数为10～15%甲醛溶液中浸泡40～60min。
5.根据权利要求1所述的一种非织造土工布的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的恒温搅拌反应条件为：温度为55～60℃，搅拌转速为600～800r/min。
6.根据权利要求1所述的一种非织造土工布的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的保温保压条件为：温度为140～160℃，压力为2.6～2.8MPa。
7.根据权利要求1所述的一种非织造土工布的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的接收罐与反应釜底部出料阀门通过管道相连。
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