CN1616222A

CN1616222A - 一种纤维编织层加强的防渗土工膜及其制备工艺

Info

Publication number: CN1616222A
Application number: CN 200310112092
Authority: CN
Inventors: 李永鸿; 赵照
Original assignee: FSPG Hi Tech Co Ltd
Current assignee: FSPG Hi Tech Co Ltd
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: CN100445087C

Abstract

本发明涉及一种纤维编织层加强的土工膜，该膜包括上膜层与下膜层，上膜层与下膜层为同一或不同材质，在上膜层与下膜层中间夹有与上膜层和/或下膜层的材质相同或不同的芯层，其特征在于：本发明的土工膜包括一层或多层的芯层，而芯层包括至少一层由纤维材料双向交叉地编织而成的编织层，每层编织层的两面分别粘接着其它芯层或上膜层或下膜层。本发明提供一种机械强度非常高而且可靠、防渗防漏性能非常好而且可靠、质轻耐用的纤维编织层加强的土工膜。

Description

一种纤维编织层加强的防渗土工膜及其制备工艺

【技术领域】

本发明涉及一种土工基础用塑料防渗膜制品及其生产工艺，更具体地说，本发明涉及一种纤维编织层加强的防渗土工膜及其制备工艺。

【背景技术】

虽然在土建防水工程中以及许多室外的水利、蓄水等工程中，已有采用塑料膜来进行基础防渗的先例，但迄今为止，在这些大型的工程建筑设施的关键部位上，基础防渗塑料膜仍然很少被采用；相关的报道在专利或非专利的文献中也很少见到。理论上，机械强度可靠的基础防渗塑料膜是一种非常便利的防渗设施，比起需要动用大量人力物力、耗时费事的土建、水利、防水工程来说，机械强度可靠的基础防渗塑料膜具有非常诱人的技术和经济优势，但是现有的基础防渗塑料膜即使是经过多层复合的制成品，在机械强度的可靠性方面仍不能尽如人意，不甚可靠，由此而带来的影响，或大到危及一定范围内人民生命财产安全，或小至使人无法正常生活而烦恼，总之，其应用前景受到极大制约。尤其是在牵涉到敏感的经济回报效益的产业如水产及相关的养殖方面，就很少有人采用防渗塑料膜来解决工程结构基础渗漏的问题，因为一旦因为基础防渗塑料膜的机械强度耐受不了强大的水压而发生基础渗漏甚至泄漏，可能造成整池整塘整库的水产损失。

在现有技术中，中国专利02133504.4中公开了一种塑料薄膜在房屋中的防渗水的方法，并没有在防渗塑料膜本身的结构方面做出改进，而只是在防渗塑料膜与建筑墙体基础等的粘合方法上做出一些努力，而且显然，在该发明的情况下，对于基础防渗塑料膜的防渗性能要求也并不高。

【发明内容】

针对现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是要提供一种机械强度非常高而且可靠、防渗防漏性能非常好而且可靠、质轻耐用的纤维编织层加强的土工膜。

为此，本发明的技术解决方案是一种纤维编织层加强的土工膜，该膜包括上膜层与下膜层，上膜层与下膜层为同一或不同材质，在上膜层与下膜层中间夹有与上膜层和/或下膜层的材质相同或不同的芯层，而本发明的土工膜包括一层或多层的芯层，其芯层包括至少一层由纤维材料双向交叉地编织而成的编织层，每层编织层的两面分别粘接着其它芯层或上膜层或下膜层；纤维材料可以为聚合树脂的拉伸丝，在同一编织层中，平行相邻的拉伸丝的边缘相互紧贴。

为使本发明的土工膜具有尽可能大机械强度指标，本发明采用会将聚合树脂机械强度特性向迥异方向发挥的两种不同的加工方法加工出聚合树脂膜或纤维；而且为了充分保证复合膜在各种复杂的土工外部环境下，不会产生渗漏，本发明的上膜层和下膜层都是聚合树脂流延膜，纤维材料为聚合树脂热拉伸定型扁丝；在同一编织层上，平行相邻的拉伸扁丝间的间距与拉伸扁丝的宽度相比忽略不计，紧密贴附在一起。本发明将机械强度最大但易撕裂的热拉伸定型扁丝置于复合层芯层，将机械强度最小但光滑不易撕裂的流延膜作为复合层外层，将其复合成一体，得到最佳的强度互补，生产出整体机械强度最大的复合土工膜。当然，土工膜的上膜层和下膜层还可以采用聚合树脂吹胀膜，对于撕裂应力方向较为明确或数值较小的情况也可适用。本发明同一编织层上，平行相邻的拉伸扁丝相近无间，即采用最大的编织密度来编织芯层，从而保证编织芯层与土工膜整体与上、下膜层具有最大的胶粘面积和胶粘结合力，获得最大互补机械强度，具有最小的应变差异、最小的应力集中，使本发明的土工复合膜得到最强的综合机械强度。

为了达到所需强度和便于上织机编织，本发明的纤维材料横截面为扁平状，该纤维材料宽度为2.0～2.6mm。

为了适应不同应用场合，本发明土工膜的编织层面密度为50～250g/m²，上、下膜层的面密度为20～120g/m²。

本发明土工膜的上、下膜层和非编织芯层为低密度聚乙烯膜层、或低密度聚乙烯与高密度聚乙烯混炼膜层、或低密度聚乙烯与醋酸乙烯树脂混炼膜层；本发明的纤维材料为高密度聚乙烯扁丝；本发明的土工膜由上膜层、编织层和下膜层彼此粘结复合而成。本发明的膜层及芯层的原料还可以是其他无毒透光的线型热塑性聚合树脂，或这样的几种树脂的混炼或接枝、交联、共聚产物。本发明的上膜层和/或下膜层和/或芯层的本体是深色的。添加的许多廉价高效的色母助剂都是深色，如碳黑既能防止光老化，也能增加分子交联作用。

优选地，本发明土工膜的经间抗拉强度≥810N/5cm²，纬间抗拉强度≥260N/5cm²。

另一方面，本发明还提供了一种制备如上所述的纤维编织层加强的土工膜的工艺，该制备工艺包括如下步骤：

(1)拉丝工序，该工序以聚合树脂和1％～9％树脂量的助剂为原料，通过混炼挤出、冷却、切丝、拉伸、热定型，制备拉伸丝；

(2)编织工序，该工序采用上述拉丝工序所得到的拉伸丝，在圆织机或平织机上织造出经纬编织层；

(3)复合工序，该工序将聚合树脂和7％～15％树脂量的助剂经流延涂覆机，在上述编制工序所得到的经纬编织层的两面上，流延涂敷，形成聚合树脂上、下膜层。

优选地，本发明的拉丝工序包括采用高密度聚乙烯和1％～9％树脂量的助剂为原料，通过混炼挤出、冷却、切丝、拉伸、热定型，生产出热拉伸定型扁丝；本发明的复合工序中进行流延涂覆的聚合树脂选自如下一种或几种：低密度聚乙烯、低密度聚乙烯与高密度聚乙烯混炼物、低密度聚乙烯与醋酸乙烯树脂混炼物。

本发明的拉丝工序中采用的助剂包括防老化剂和/或色料，本发明的助剂的添加量优选为树脂量的5％～7％。更优选的助剂配方为加入防老化剂量为树脂量的2.5％～3.5％，加入黑色母剂量为树脂量的2.5％～3.5％。

本发明的复合工序中采用的助剂包括防老化剂和/或色料，本发明的助剂的添加量优选为树脂量的8％～11％。更优选的助剂配方为加入防老化剂量为树脂量的7％～9％，加入黑色母剂量为树脂量的1％～2％。添加了上述的防老化剂和色母料碳黑，经过加速老化实验仪500小时加速老化，相当于广州地区露天实际使用五年的时间，强度仍然保持95％以上。

本发明的拉伸扁丝的横截面宽度为2.0～2.6mm。

本发明的编织层面密度为50～250g/m²，本发明的聚合树脂上、下面膜的面密度为20～120g/m²。本发明的薄型土工膜(复合膜整体面密度在200g/m²以下)经过耐静水压实验、垂直渗透测试证明，完全能满足高位鱼池、水渠防渗等工程要求，而中、厚型土工膜(复合膜整体面密度在350～400g/m²)完全能满足土石坝、地铁、隧道、垃圾填埋防渗等工程的指标。而且，比起传统的吹塑型、流延型土工膜，可以减少厚度到1/2甚至更低，重量更轻，成本更低。

本发明土工膜的加强芯层采用纤维材料交叉地编织成的编织层，这种编织层具有通常的光滑连续的增强膜层所不具备的机械增强特性：因为这种编织层能将复合膜某处的应力集中分散到其相关的经线和/或纬线的全长上，事实上，通过相互交叉编织的经纬线就能极大地缓解光滑膜层所受到的外力，提高复合膜的整体机械强度，同时这种编织层的弹性乃至塑性、柔顺性能等许多有关的机械性能与其贴合的光滑的上、下膜层极其相似，这为编织层的复合以及贴合带来许多便利和优点：编织层能获得与上、下膜层最大的贴合面积，结合力大大增加，而且更为重要的是：受到外力情况下，传统的加强芯层因与上、下膜层的应变变形差异太大而在面膜层上产生二次应力集中，结果往往不但不能增强复合膜的整体机械强度，反而恶化了面膜层的受力结构，导致复合膜整体机械强度的降低，而在外部土石基础的坑坑洼洼的土工环境下，复合膜内这种二次应力集中和应变恶化的情况势将大量地存在，传统的复合膜完全无法胜任，强度以及可靠性大幅降低，使用寿命将急剧缩短。而本发明所具的特有结构能克服上述缺点：当复合膜受到外力作用时，编织层的应变变形与上、下膜层几乎相同或相似，因而相应的应力集中情况大大减少或消除，而同时，编织层由于其双向交叉编织，纤维在走向方向特有的应变缓解能力和较之面膜层更强的机械强度，导致本发明的编织层与上、下膜层紧密复合后产生的综合抗力大大增强，经实验证实，本发明复合薄膜的抗拉断力指标较之单独状态下的原有薄膜层增加了6～7倍，在抗刺穿性能、抗梯形撕裂强度指标上也大幅提高，完全能够胜任广泛范围内的土工基础防水渗漏的要求。经试用，作为海洋养殖池体基础的防渗膜已取得了试验成功；实验证明：采用本发明的土工膜质量轻、强度高、膜体薄、防渗防漏性能好、静水耐压值高、使用寿命长、可从土工基础中快捷取出土工膜来清洗换水。以本发明的土工膜来构建虾池，使其改造成为可以清洗防病的虾池，此外，还可实现无沙养殖等，从而极大地节省用户的基建投资和养殖成本。

【附图说明】

图1为本发明土工膜实施例的结构示意图。

图2为本发明土工膜的生产工艺实施例的流程框图。

【具体实施方式】

土工膜实施例

如图1所示：本发明的一种纤维编织层加强的土工膜，该膜包括上膜层1与下膜层2，上膜层1与下膜层2为同一或不同材质，在上膜层1与下膜层2中间夹有与上膜层1和/或下膜层2为相同或不同材质的芯层3，而土工膜的芯层3为一层由宽度为2.5mm扁平状纤维材料双向交叉地编织而成的编织层，编织层3的两面分别粘接着上膜层1和下膜层2；本发明的土工膜由上膜层1、编织层3和下膜层2彼此粘结复合而成。

上膜层1和下膜层2都是聚合树脂流延膜，而纤维材料为聚合树脂热拉伸定型扁丝；在同一编织层上，平行相邻的所述拉伸扁丝的边缘相互紧贴。

编织层3的面密度为50～250g/m²，而上、下膜层1、2的面密度为20～120g/m²。

上、下膜层1、2为低密度聚乙烯膜层、或低密度聚乙烯与高密度聚乙烯混炼膜层、或低密度聚乙烯与醋酸乙烯树脂混炼膜层；纤维材料为高密度聚乙烯扁丝；上膜层1和/或下膜层2和/或芯层3的内添加有色母料的本体是深色的。

生产工艺实施例

如图2所示：一种制备如上所述的纤维编织层加强的土工膜的工艺，该制备工艺包括拉丝工序、编织工序、复合工序，具体如下：

1)拉丝工序：

原料配方：

高密度聚乙烯HDPE(6094)100％+3％防老化剂+3％黑色母。

将原料投入挤出机中混炼(机筒温度150～250℃，膜头温度250℃)，从中挤出平膜，将平膜冷却后分切成扁丝，然后再加温作热拉伸，最后定型(100～150℃)为宽度2.5mm的塑料扁丝。

2)编织工序：

采用六梭圆织机，将塑料扁丝编织成为折径2米的编织布，编织布的单层密度为100g/m²，将制得的编织布作开幅分切成为展开幅宽为4米的编织层，收卷。

3)复合工序：

然后将成卷编织层装上塑料涂覆机进行双面流延涂覆，其中，涂覆原料配方：低密度聚乙烯LDPE50％+高密度聚乙烯HDPE25％+8％防老化剂+1.5％黑色母，

涂覆流延膜单面密度：45g/m²。

复合膜整体面密度：190g/m²，

抗拉强度：经间抗拉强度≥810N/5cm²，纬间抗拉强度≥260N/5cm²接缝拉断力≥670N/5cm²，

将上述步骤制得复合膜收卷、分卷或拼幅、包装、进库。

Claims

1、一种纤维编织层加强的土工膜，该土工膜包括上膜层与下膜层，所述的上膜层与下膜层为相同或不同材质，在所述的上膜层与下膜层中间夹有与上膜层和/或下膜层的材质相同或不同的芯层，其特征在于：所述土工膜还包括芯层，所述的芯层包括至少一层由纤维材料双向交叉地编织而成的编织层，所述编织层的两面与芯层的其它结构或者上膜层和/或下膜层相粘接；所述的纤维材料为聚合树脂的拉伸丝，在同一编织层中，平行相邻的拉伸丝的边缘相互紧贴。

2、如权利要求1所述的土工膜，其特征在于：所述的上膜层和下膜层为聚合树脂流延膜。

3、如权利要求1或2所述的土工膜，其特征在于：所述的纤维材料横截面为扁平状，该纤维材料宽度为2.0～2.6mm。

4、如权利要求3所述的土工膜，其特征在于：所述的编织层面密度为50～250g/m²，所述上、下膜层的面密度为20～120g/m²。

5、如权利要求4所述的土工膜，其特征在于：所述的上、下膜层为低密度聚乙烯膜层、低密度聚乙烯与高密度聚乙烯混炼膜层、或者低密度聚乙烯与醋酸乙烯树脂混炼膜层；所述的纤维材料为高密度聚乙烯扁丝。

6、如权利要求1所述的土工膜，其特征在于：所述土工膜的经间抗拉强度≥810N/5cm²，纬间抗拉强度≥260N/5cm²。

7、一种制备如权利要求1～5之一所述的纤维编织层加强的土工膜的工艺，该制备工艺包括如下步骤：

(1)拉丝工序，该工序以聚合树脂和1％～9％树脂量的助剂为原料，通过挤出、冷却、切丝、拉伸、热定型，制备拉伸丝；

8、如权利要求7所述的工艺，其特征在于：所述的拉丝工序所制备的拉伸丝为拉伸扁丝，所述的拉伸扁丝的横截面宽度为2.0～2.6mm。

9、如权利要求7所述的工艺，其特征在于：所述的拉丝工序中采用的助剂包括防老化剂和/或色料，所述助剂的添加量为树脂量的5％～7％；所述的复合工序中采用的助剂也包括防老化剂和/或色料，所述助剂的添加量为树脂量的6％～11％。

10、如权利要求7所述的工艺，其特征在于：在所述的编织工序中，将经纬编织层的面密度控制在50～250g/m²之间；在所述复合工序中，将聚合树脂上、下膜层的面密度分别控制在20～120g/m²之间。