CN107877895B - 一种pet单向拉伸土工格栅及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PET单向拉伸土工格栅及制备方法，它解决了现有技术中土工格栅强度不高、生产工艺复杂的问题，其具有工艺简便、生产效率高、提高土工格栅整体强度的效果；其技术方案为：首先将PET颗粒用挤出机挤出板材后送料，在温热状态下经冲床冲孔；然后经加热炉在高温状态下沿送料方向拉伸。

Description

一种PET单向拉伸土工格栅及制备方法

技术领域

本发明涉及一种PET单向拉伸土工格栅及制备方法。

背景技术

制备土工格栅材料的中，PET(聚酯)具有耐高温、强度大、柔韧性好、耐磨损等特点，并具备良好的抗蠕变性能和耐久性，使得聚酯经编、焊接土工格栅应用十分广泛。但聚酯经编土工格栅采用的衬经衬纬纱线易滑移、节点稳定性较差。在拉拔试验中焊接土工格栅的节点易发生破坏，从而对加筋效果产生重要影响。因此，聚酯土工格栅节点稳定性差、生产效率低等问题亟待解决。

不同成型工艺的土工格栅中，拉伸土工格栅的整体性能好、加筋效率高，与其他类型土工格栅相比具有节点强度高的特点。因此，PET拉伸土工格栅能综合PET材料性能及拉伸土工格栅工艺两方面优越性，使用性能更佳。现有的PP及HDPE拉伸土工格栅存在一个共性缺陷，即拉伸时只有肋部材料参与变形，节点处材料未参与变形，从拉伸土工格栅整体强度来看，节点与肋部交界处属于薄弱区，也是土工格栅产生断裂失效的位置。PET拉伸土工格栅则有效的提高了土工格栅节点的强度。PET拉伸土工格栅的节点在高温拉伸过程中会被拉开，产生强化。这一现象提高了土工格栅薄弱区的强度，显著提高了土工格栅整体的承载能力。

目前已有的PET塑料土工格栅采用挤出网孔的方式生产，通过挤出机分别挤出横肋和纵肋，再在熔融状态下交汇成节点。这种土工格栅生产工艺复杂，生产效率较低，节点形成方式类似于焊接土工格栅，节点强度依然得不到保证。

综上所述，现有技术中对于制备强度高的拉伸土工格栅问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种孔长为40～80mm的PET单向拉伸土工格栅及制备方法，其具有工艺简便、生产效率高、提高土工格栅整体强度的效果。

本发明提供了一种PET单向拉伸土工格栅的制备方法，PET单向拉伸土工格栅制备时的节点处参与变形，提高节点强度，显著提高了土工格栅的整体强度，具体包括以下步骤：

步骤1将PET颗粒用挤出机挤出板材后送料，在温热状态下经冲床冲孔；

步骤2经加热炉在高温状态下沿送料方向拉伸。

进一步的，高温拉伸后的PET板材取出，冷却至室温。

进一步的，所述的步骤1中挤出机挤出1.5-4mm厚度的板材。

进一步的，所述的步骤1中冲床沿横纵方向均匀冲孔，相邻之间孔距相等。

进一步的，所述的孔长为10-20mm，孔宽为4-8mm，孔横纵间距均为4-8mm。

进一步的，所述的步骤2中高温状态下拉伸温度为70-80℃，拉伸速度为50～200mm/min。

本发明还提供了一种PET单向拉伸土工格栅，所述的土工格栅由以上方法制得。

进一步的，所述的土工格栅相邻四个孔之间形成一个节点。

进一步的，所述的节点处产生变形，提高土工格栅整体强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明采用PET材料制备土工格栅，与传统PP、HDPE土工格栅相比，具有耐高温、强度大、柔韧性好、耐磨损、耐腐蚀等优点，具备良好的抗蠕变性能和耐久性；且PET材料价格较低，回收料来源广泛，采用PET材料能够降低成本且更为环保；

2、本发明所采用的工艺加热温度低于现有拉伸土工格栅加热温度30％，且温度低于水的沸点(100℃)，可用水浴加热代替油浴加热，能大幅度节约生产成本，简化生产设备，且拉伸时加热温度低，节约能源及生产成本；

3、与聚酯经编及焊接土工格栅相比，本发明的土工格栅节点为整体拉伸成型所得，强度及稳定性高，不会在使用中产生滑移或剪切等变形，也不会在节点处发生剥离失效，提高了聚酯土工格栅的整体强度；

4、本发明所需设备为常见的挤出机及机械冲床，对设备要求低；且工艺简便、生产效率高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本申请的土工格栅图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在拉伸土工格栅强度不高、制备工艺较复杂的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种PET单向拉伸土工格栅及制备方法。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种PET单向拉伸土工格栅的制备方法，采用的设备为挤出机和冲床，首先将PET颗粒用挤出机挤出1.5-4mm厚度的板材后向前送料，在温热状态下经冲床冲孔；然后再经加热炉在70-80℃的高温状态下沿送料方向拉伸，拉伸速度为50-200mm/min。此制备方法工艺简便、生产效率高；经冲孔落下的废料可回收后重复使用，节约材料降低成本。

上述的冲床沿横纵方向均匀冲孔，相邻之间孔距相等；孔长为10-20mm(为成品孔长的四分之一左右)，孔宽为4-8mm，孔横纵间距均为4～8mm。

本申请的另一种实施方式中，如图1所示，提供了一种PET单向拉伸土工格栅，由上述实施方式所述的方法制备而成，土工格栅相邻四个孔之间形成一个节点，在节点处产生变形，节点强度提高，显著提高了土工格栅的整体强度。

对上述的PET单向拉伸土工格栅进行强度试验：

试验一：

土工格栅室温拉断试验采用单肋法，设定PET拉伸土工格栅试样横肋宽度分别为3、4、5、6、8mm进行五组试验；设定试验条件为：高温拉伸温度75℃、拉伸速度70mm/min、拉伸距离为147mm。

首先，将土工格栅试样固定在万能试验机夹头上；设定高低温箱温度为75℃，加热时为了保证整个试样加热均匀、温度准确，在温度计示数达到设定温度后保温25分钟后再进行拉伸试验。

然后，将高温拉伸后的土工格栅试样取出冷却至室温并在室温环境静置24小时；将土工格栅试样沿纵向剪开使其分成单肋，取中间两根肋进行室温拉断试验。

用万能试验机夹头夹住试样两端的节点位置，施加约15N预应力后开始拉伸试验，拉伸速度为节点间距离的20％每分钟(mm/min)。测量第一峰值时的拉力及该峰值对应的伸长量。为了减少试验误差，保证结果准确性，每种条件均进行四次试验，试验结果取算数平均值。

表1试样室温拉断试验失效数据

国家标准规定，单向拉伸高密度聚乙烯土工格栅产品最小规格为TGDG35，即每延米拉伸强度为35KN/m，单向拉伸聚丙烯土工格栅标称拉伸强度伸长率小于等于10％。从表1中PET拉伸土工格栅试样室温拉断试验结果看出，失效力最低为584N，则其每延米拉伸强度为：

F＝(f×n)/L＝584×[1000÷(5+5)]÷1000＝58.4kN/m

远大于国家标准规定的最小规格，失效伸长率最大值为6.7％，远小于国家标准规定的最大标称伸长率。

试验二：

设定PET拉伸土工格栅试样纵肋宽度分别为3、5、7、9mm。设定实验条件为：高温拉伸温度75℃、拉伸速度70mm/min、拉伸距离为147mm。

首先，将土工格栅试样固定在万能试验机夹头上，设定高低温箱温度为75℃，加热时为保证整个试样加热均匀，温度准确，温度计示数达到设定温度后保温25分钟再进行拉伸试验。

然后，将高温拉伸后的试样取出冷却至室温并在室温环境静置24小时。将土工格栅试样沿纵向剪开使其分成单肋，取中间两根肋进行室温拉断试验。用万能试验机夹头夹住试样两端的节点位置，施加约15N预应力后开始拉伸试验，拉伸速度为节点间距离的20％每分钟(mm/min)。测量第一峰值时的拉力及该峰值对应的伸长量。每种条件均进行四次试验，试验结果取算数平均值。

表2试样室温拉断试验失效数据

如表2所示，随着纵肋宽度的增加，相对失效力先增加后降低。说明当纵肋宽度为3mm时，有可能会因为纵肋材料较少导致高温拉伸时有纤维被拉断，室温承载能力差；当纵肋较宽时，不同纵肋宽度格栅强化能力基本一致；纵肋宽度为3mm时试样韧性最差，纵肋宽度5mm及7mm时失效伸长率接近，二者强化程度一致且略差与纵肋宽度为5mm的土工格栅试样。

纵肋宽度为3mm的PET拉伸土工格栅每延米拉伸强度为：

F₃＝(f×n)/L＝327.5×[1000÷(3+5)]÷1000＝40.9kN/m

纵肋宽度为5mm的PET拉伸土工格栅每延米拉伸强度为：

F₅＝(f×n)/L＝597.8×[1000÷(5+5)]÷1000＝59.8kN/m

纵肋宽度为7mm的PET拉伸土工格栅每延米拉伸强度为：

F₇＝(f×n)/L＝809.0×[1000÷(7+5)]÷1000＝67.4kN/m

纵肋宽度为9mm的PET拉伸土工格栅每延米拉伸强度为：

F₉＝(f×n)/L＝1036.5×[1000÷(9+5)]÷1000＝74kN/m

选用试样室温拉断时最大断裂伸长率为7.9％，最小每延米拉伸强度为40.9kN/m，均能达到单向拉伸土工格栅国家标准规定。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种PET单向拉伸土工格栅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1将PET颗粒用挤出机挤出板材后送料，在温热状态下经冲床冲孔；

步骤2经加热炉在高温状态下沿送料方向拉伸；

所述的步骤1中挤出机挤出1.5-4mm厚度的板材，孔长为10-20mm，孔宽为4-8mm，孔横纵间距均为4-8mm；

所述的步骤2中高温状态下拉伸温度为70-80℃，拉伸速度为50～200mm/min。

2.根据权利要求1所述的一种PET单向拉伸土工格栅的制备方法，其特征在于，高温拉伸后取出冷却至室温。

3.一种PET单向拉伸土工格栅，其特征在于，采用根据权利要求1或2所述的一种PET单向拉伸土工格栅的制备方法制得。

4.根据权利要求3所述的一种PET单向拉伸土工格栅，其特征在于，所述的土工格栅相邻四个孔之间形成一个节点。

5.根据权利要求4所述的一种PET单向拉伸土工格栅，其特征在于，所述的节点处产生变形，提高土工格栅整体强度。