CN109825947B - 一种生态无纺布及其在边坡绿化中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生态无纺布，所述无纺布的原料包括亲水抗UV丙纶短纤维，所述亲水抗UV丙纶短纤维的断裂强度>4.5cN/dtex。所述无纺布的厚度为1.1~1.5 mm，克重为150±10 g/m²。所述无纺布的制备方法包括开清、梳理、铺网、针刺、热定型步骤；所述的铺网：铺网层数为4‑5层，铺网宽度为5‑7米，搭接系数为0.06‑0.08m，铺网机输入幅宽为2‑3m，连续系数为70‑85%。所述无纺布的纵向断裂强力≥9 kN，横向断裂强力≥9 kN，纵向断裂伸长率70~80%，横向断裂伸长率65~80%。

Description

一种生态无纺布及其在边坡绿化中的应用

技术领域

本发明涉及一种生态无纺布及其在边坡绿化中的应用，属于环境保护技术领域。

背景技术

边坡绿化是一种新兴的能有效防护裸露坡面的生态护坡方式，它与传统的土木工程护坡(钢筋锚杆支护、挂网、格构等)相结合，可有效实现坡面的生态植被恢复与防护。不仅具有保持水土的功能，还可以改善环境和景观，提高保健、文化水平，边坡绿化主要分为:陡峭边坡绿化和缓边坡绿化；土质边坡绿化和石质边坡绿化。随着经济社会的快速发展，中国的基本建设速度加快，因实施交通、水利、矿山、电力等建设项目而形成了大量的裸露坡面。这些裸露坡面不仅影响了生态环境景观，有些还存在地质灾害隐患，影响主体绿化工程的安全稳定。由此，很多地方开始大力开展边坡绿化。

在边坡施工中须先清除坡面浮石、浮根及杂物，对较坑凹处回填种植土，使坡面基本达到平整。对采用厚层基材、客土喷播施工的边坡须按1m*1m间距或按设计要求钻孔打L型锚杆或U型钉，以固定镀锌铁丝网或三维塑料植被网。网片须满铺坡面并在坡顶处向外延伸1 m左右，网间搭接不得少于10Cm，且用铁丝绑扎牢固。并适当间插竹钉予以加固，使网面与坡面紧密相贴，不悬空、不松动，以防基材喷射后网体承重后整体滑落。对框架梁则须在框架中部设置一排间距30~40cm的长锚杆用以支挡，将植生袋(或土包袋)按砌墙码砖式施工码放至框顶，避免后期沉降产生空洞，且须在植生袋(或土包袋)表面铺挂镀锌铁丝网，通过框架上打膨胀螺丝对网片固定，使铁丝网与框架面及装土袋紧密相贴，以防植生袋(或土包袋)坠落。

现有的生态袋的袋体无纺布要么强度太低，植物生长过程中，随着根系生长，生态袋袋体遭到严重破坏，无法继续盛装土壤；要么袋体强度虽高，但透水性能较差，植物种子萌发生长困难，限制了生态袋内植物种子长成植株，出苗率低。

CN201010512543.3公开了一种生态袋，所述袋体采用采用抗紫耐老化高强丙纶，所述聚丙烯短纤针刺抗紫生态无纺布的直径为为6D-10D。本发明聚丙烯短纤针刺抗紫生态无纺布，所述聚丙烯短纤针刺抗紫生态无纺布采用抗紫耐老化高强丙纶。所述聚丙烯短纤针刺抗紫生态无纺布的直径为为6D-10D。本发明聚丙烯短纤针刺抗紫生态无纺布的制作方法，包括开松、给棉、梳理、铺网四道工序，还依次包括预针刺、成型针刺和烧毛处理即选用密齿型专用针型进行针刺处理。本发明能够让植被草的根系发达，出草率高，孔隙要大，透水性好。能长时间保持水土使植被形成和本产品形成一体，防止水土流失。该发明的无纺布强度较低，生态袋适合种植草坪，草本植物根系破坏力较差；但无法适用于灌木植物的生长；灌木植物根系发达，生态袋袋体一旦遭到破坏，将无法盛装植物生长所需的土壤等营养物质。

CN201320361985.1公开了一种复合生态布及生态袋，复合生态布包括作为表层的涤纶土工布层和作为里层的丙纶土工布层，所述涤纶土工布层覆盖于所述丙纶土工布层上；复合生态袋包括袋体，所述袋体包括作为表层的涤纶土工布层和作为里层的丙纶土工布层，所述涤纶土工布层覆盖于所述丙纶土工布层上。涤纶土工布层本身具有一定的抗UV性能，将其覆盖在作为里层的丙纶土工布层上制成复合生态布和复合生态袋后，一来，丙纶土工布层中不加入抗UV母粒，制成的生态袋仍可达到需要的生态使用年限，二来，由于丙纶土工布层中无需加入价格昂贵的抗UV母粒，降低了生产成本。本发明虽然抗紫外线能力强，不易老化，但是透水性较差，植物出苗率低。

现有的植生袋存在以下缺陷：

（1）现有生态袋无纺布的强度较差，易变形或遭到植株根系的破坏，严重的会导致整个生态坡面的毁坏；

（2）现有生态袋无纺布的强度较高的，透水性较差，外界的水分很难进入到生态袋内部，造成内部营养土得不到润湿，容易造成烧苗或者死亡；草植成活率低；

（3）现有生态袋无纺布的强度较高且透水性较好的，无纺布孔隙大，保水能力差，由于袋体的纤维芯吸效应，生态袋内土壤的营养成分会随水分一起流失。

发明内容

本发明提供了一种生态无纺布及其在边坡绿化中的应用，要达到以下发明目的：同时提高生态无纺布的强度、透水性以及保水性能。

为达到该目的，本发明的技术方案是：

一种生态无纺布，所述无纺布的原料包括亲水抗UV丙纶短纤维，所述亲水抗UV丙纶短纤维的断裂强度>4.5cN/dtex。

所述无纺布的厚度为1.1~1.5 mm，克重为150±10 g/m²。

所述无纺布的纵向断裂强力≥9 kN，横向断裂强力≥9 kN，纵向断裂伸长率70~80%，横向断裂伸长率65~80%。

所述无纺布的400N伸长率：纵向≤6%，横向≤7%。

所述无纺布的顶破强力≥1.8 kN。

所述无纺布的撕裂强力≥200N。

一种生态无纺布的制备方法，包括开清、梳理、铺网、针刺 、热定型步骤；所述的铺网：铺网层数为4-5层，铺网宽度为5-7米，搭接系数为0.06-0.08m，铺网机输入幅宽为2-3m，连续系数为70-85%。

所述针刺：针刺深度7-11mm，针刺密度100-140刺/cm²；所述热定型：使用红外线辐射式单面烧结方式热定型，前排加热探头温度85-95%；后排达到95-97%，生产速度为5-8m/min。

一种生态无纺布在边坡绿化中的应用，所述的应用包括制备生态袋、清坡、铺设生态袋、压实步骤；所述铺设生态袋：将岩石边坡的底部地平面下挖5-10cm土层，纵向排列装有植生土的生态袋，夯实压平。

所述的压实：生态袋墙体每垒砌2-4米高，进行浇水沉降。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

（1）本发明生态袋无纺布的强度高，纵向断裂强力≥9 kN，横向断裂强力≥9 kN，纵向断裂伸长率70~80%，横向断裂伸长率65~80%；本发明生态袋无纺布的抗形变能力强，400N伸长率：纵向≤6%，横向≤7%。

（2）本发明生态袋无纺布的透水性较好；亲水耐老化。透水性能达到1-5×10^-1 cm/s。

（3）本发明生态袋无纺布的保水能力强，土壤流失量少，植物成活率高。使用一年后，生态袋内土壤保留率达到90%以上，草本、灌木植物成活率均可达到75%以上。

具体实施方式

实施例1 一种生态无纺布

生态无纺布原料为100 %的亲水抗UV丙纶短纤维；包括两种规格的短纤维，分别为8D*20mm和5D*60mm；两种短纤维的质量配比为：8D*20mm丙纶短纤维30%，5D*60mm丙纶短纤维70%。

上述亲水抗UV丙纶短纤维的断裂强度>4.5cN/dtex。

上述丙纶短纤维相互间抱合形成3维多孔纤网，无纺布规格为150g/m²。

一种生态无纺布的制备工艺：

生态无纺布主要的制备工艺按制备流程主要分为五个步骤：开清、梳理、铺网、针刺 、热定型。

一、开清

无纺布制备的开清工艺采用两台抓棉机，按照上述配方的短纤维配比进行抓棉，再经开松后混合。

二、梳理

采用NSC公司制造的针布罗拉梳理机，控制梳理机的纤维喂入量为40g/㎡，线速度为60%。

三、铺网

采用NSC公司制造的交叉铺网机进行铺网。控制以下技术指标：铺网层数为5层，铺网宽度为6米，搭接系数为0.070m，铺网机输入幅宽为2.25m，连续系数为80%。

四、针刺工艺

针刺机利用具有三角形或其它形状截面且在棱边上带有刺钩的刺针对纤维网反复进行穿刺。刺针反复穿刺时纤网中的部分水平纤维形成了成千上万的垂直纤维簇，他们通过应力传递，产生了以垂直“销钉”为“节点”的均匀、稳定、紧张的水平网状结构，串联成由成千上万纤维簇组成的三维骨架结构。

针刺工序选用法国NSC公司制造的针刺机三台：预针刺下刺1台、主针刺上刺1台、主针刺下刺1台。生产工艺参数：①预针刺下刺:针刺深度11mm，针刺密度100刺/cm ²；②主针刺上刺: 针刺深度8mm，针刺密度140刺/cm ²；③主针刺下刺: 针刺深度7mm，针刺密度130刺/cm ²。

五、热定型

使用红外线辐射式单面烧结强化针刺无纺布的物理性能。

红外线辐射式是利用“任何一种物质都能吸收某种特定波长的红外线，转变为热量，从而使材料本身温度升高”的原理来工作的。具有加热速度快，热损失小，加热温度高达500-1800℃等特点；通过控制纤网的加热温度，可通过改变辐射器与纤网的距离或纤网运行速度来实现不同产品特性需要。

由于生产设备的红外线辐射式功率固定，通过调整各个功能区的温度百分比来达到所需温度。因此生产温度需要使前排加热探头温度达到90%；后排达到96%，生产速度为7m/min时才能满足该产品的物理特性。

制得的无纺布一面烧结，一面起毛；无纺布高强度低伸长率，亲水耐老化性能强，具体检测指标如下：

实施例2 一种生态无纺布

生态无纺布原料为60 %的亲水抗UV丙纶短纤维与40%的改性腈纶短纤维；

所述亲水抗UV丙纶短纤维：细度7D，长度为15mm；

所述改性腈纶短纤维：细度9D，长度为24mm；

所述亲水抗UV丙纶短纤维的制备方法：将47份的聚丙烯树脂、12份的非晶态α-烯烃共聚物、20份酪蛋白、2.9份的抗UV功能母粒进行共混纺丝，制成上述规格的亲水抗UV丙纶短纤维（上述份数均为重量份）。

所述改性腈纶短纤维的制备方法：将70份的聚丙烯腈树脂、7份的淀粉、5.2份硫酸钠、6.5份的酪氨酸进行共混纺丝，制成上述规格的改性腈纶短纤维（上述份数均为重量份）。

上述亲水抗UV丙纶短纤维的断裂强度>4.5cN/dtex；

上述改性腈纶短纤维的断裂强度>3.8cN/dtex。

上述丙纶短纤维相互间抱合形成3维多孔纤网，无纺布规格为150g/m²。

上述无纺布的制备方法与实施例1相同。

无纺布一面烧结，一面起毛；无纺布高强度低伸长率，亲水耐老化性能强，具体检测指标如下：

实施例3 一种生态无纺布

生态无纺布原料为65 %的亲水抗UV丙纶短纤维与35%的改性腈纶短纤维；

所述亲水抗UV丙纶短纤维：细度6D，长度为35mm；

所述改性腈纶短纤维：细度8D，长度为19mm；

所述亲水抗UV丙纶短纤维的制备方法：将49份的聚丙烯树脂、10份的非晶态α-烯烃共聚物、27份酪蛋白、2.5份的抗UV功能母粒进行共混纺丝，制成上述规格的亲水抗UV丙纶短纤维（上述份数均为重量份）。

所述改性腈纶短纤维的制备方法：将73份的聚丙烯腈树脂、4.2份的淀粉、4.5份硫酸钠、11份的酪氨酸进行共混纺丝，制成上述规格的改性腈纶短纤维（上述份数均为重量份）。

上述亲水抗UV丙纶短纤维的断裂强度>4.5cN/dtex；

上述改性腈纶短纤维的断裂强度>4.2cN/dtex。

上述丙纶短纤维相互间抱合形成3维多孔纤网，无纺布规格为150g/m²。

上述无纺布的制备方法与实施例1相同。

无纺布一面烧结，一面起毛；无纺布高强度低伸长率，亲水耐老化性能强，具体检测指标如下：

实施例4 一种生态无纺布

生态无纺布原料为62 %的亲水抗UV丙纶短纤维与38%的改性腈纶短纤维；

所述亲水抗UV丙纶短纤维：细度10D，长度为23mm；

所述改性腈纶短纤维：细度7D，长度为17mm；

所述亲水抗UV丙纶短纤维的制备方法：将45份的聚丙烯树脂、15份的非晶态α-烯烃共聚物、25份酪蛋白、2份的抗UV功能母粒进行共混纺丝，制成上述规格的亲水抗UV丙纶短纤维（上述份数均为重量份）。

所述改性腈纶短纤维的制备方法：将63份的聚丙烯腈树脂、5份的淀粉、5份硫酸钠、12份的酪氨酸进行共混纺丝，制成上述规格的改性腈纶短纤维（上述份数均为重量份）。

上述亲水抗UV丙纶短纤维的断裂强度>4.5cN/dtex；

上述改性腈纶短纤维的断裂强度>4.2cN/dtex。

上述丙纶短纤维相互间抱合形成3维多孔纤网，无纺布规格为150g/m²。

上述无纺布的制备方法与实施例1相同。

无纺布一面烧结，一面起毛；无纺布高强度低伸长率，亲水耐老化性能强，具体检测指标如下：

实施例5 一种生态无纺布在边坡绿化中的应用

1、制备生态袋

将实施例1-4获得的无纺布剪裁、封边制备成生态袋。

2、清坡

将坡面上的杂草、碎石等影响工程施工的杂物清除。

3、铺设生态袋

垒砌生态袋前，将岩石边坡的底部地平面下挖7cm土层，纵向排列装有植生土的生态袋，夯实压平。生态袋通过连接扣的棘爪固定安装在岩石边坡的表面，垒砌多层生态袋构建生态袋墙体，采用机械夯实压平。

4、压实

生态袋墙体与岩石边坡缝隙用种植土压实填充。生态袋墙体每垒砌3米高，进行浇水沉降，防止所述生态袋墙体坍塌或发生位移。

经试验，在同一60°岩石坡面进行绿化，等分为5个区域，将实施例1-4的无纺布制成生态袋后进行边坡绿化，以市购普通生态袋为对照；跟踪记录一年，结果如下表所示：

由上表可见，采用本发明生态袋，生态袋保水率为60%以上，草本植物出苗率80%以上，灌木植物出苗率达到90%以上，一年后的草本植物成活率达到75%以上，一年后的灌木植物成活率达到80%以上，一年后生态袋土壤保留率达到90%以上。

除特殊说明的外，本发明所述的百分数均为质量百分数，所述的比值均为质量比。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种生态无纺布，其特征在于：生态无纺布原料为62 %的亲水抗UV丙纶短纤维与38%的改性腈纶短纤维；所述亲水抗UV丙纶短纤维的制备方法：将45份的聚丙烯树脂、15份的非晶态α-烯烃共聚物、25份酪蛋白、2份的抗UV功能母粒进行共混纺丝，制成上述规格的亲水抗UV丙纶短纤维；

所述改性腈纶短纤维的制备方法：将63份的聚丙烯腈树脂、5份的淀粉、5份硫酸钠、12份的酪氨酸进行共混纺丝，制成上述规格的改性腈纶短纤维；

所述亲水抗UV丙纶短纤维：细度10D，长度为23mm；所述亲水抗UV丙纶短纤维的断裂强度>4.5cN/dtex；

所述改性腈纶短纤维：细度7D，长度为17mm；

所述无纺布的400N伸长率：纵向≤6%，横向≤7%；

所述无纺布的制备方法包括铺网：铺网层数为4-5层，铺网宽度为5-7米，搭接系数为0.06-0.08m，铺网机输入幅宽为2-3m，连续系数为70-85%；

所述无纺布的制备方法包括针刺：针刺深度7-11mm，针刺密度100-140刺/cm2；所述无纺布的制备方法包括热定型：使用红外线辐射式单面烧结方式热定型，前排加热探头温度85-95%；后排达到95-97%，生产速度为5-8m/min；

在60°岩石坡面进行绿化，草本植物出苗率为92%,灌木植物出苗率为95%,一年后的草本植物成活率为86%,一年后的灌木植物成活率为95%,一年后的生态袋土壤保留率95%。

2.根据权利要求1所述的一种生态无纺布，其特征在于：所述无纺布的厚度为1.1~1.5mm，克重为150±10g/m2。

3.根据权利要求1所述的一种生态无纺布，其特征在于：所述无纺布的纵向断裂强力≥9kN，横向断裂强力≥9kN，纵向断裂伸长率70~80%，横向断裂伸长率65~80%。

4.根据权利要求1所述的一种生态无纺布，其特征在于：所述无纺布的顶破强力≥1.8kN。

5.根据权利要求1所述的一种生态无纺布，其特征在于：所述无纺布的撕裂强力≥200N。

6.根据权利要求1所述的一种生态无纺布在边坡绿化中的应用，其特征在于：所述的应用包括制备生态袋、清坡、铺设生态袋、压实步骤；所述铺设生态袋：将岩石边坡的底部地平面下挖5-10cm土层，纵向排列装有植生土的生态袋，夯实压平。

7.根据权利要求6所述的一种生态无纺布在边坡绿化中的应用，其特征在于：所述的压实：生态袋墙体每垒砌2-4米高，进行浇水沉降。