一种复合涤纶短纤土工布及制备方法
技术领域
本发明属于无纺布技术领域，具体的涉及一种复合涤纶短纤土工布及制备方法。
背景技术
涤纶短纤土工布具有隔离、过滤、排水、加筋、防护、养护等功能。其特点为柔韧性好，耐腐蚀、耐酸碱；并具有良好的透水性，过滤和隔离性能，施工方便。主要应用于水利、水电、公路、铁路、港口、机场、运动场馆、隧道、沿海滩涂、围垦、环保等工程领域。涤纶短纤土工布属无纺布，无需织造，与纺织布相比稳定性差。
目前，常用的涤纶短纤土工布主要通过开松-混棉-梳理-铺网-针刺固结工艺制造。采用这种工艺制造的涤纶短纤土工布容易从直角方向上撕裂，顶破力相对较差，同样面密度的土工布，厚度要厚很多；采用热压定型的方法可以减小土工布的厚度，但涤纶熔点较高，目前多是加入4080纤维(低熔棉)做粘结剂，才能在相对低的温度下进行热压定型，但4080纤维成本较高。
此外，涤纶短纤土工布、丙纶短纤土工布都要求耐老化性，虽然涤纶短纤土工布抗老化性较丙纶短纤土工布耐老化性强，但是，涤纶短纤土工布的主要用作是护坡，适用场合多为户外，土工布表面覆盖物少，天天风吹日晒，抗老化性能也会较差。且涤纶短纤土工布遇明火易着，阻燃性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合涤纶短纤土工布及制备方法，可提高涤纶土工布的机械强度、顶破力、老化性、阻燃性，同等面密度情况下降低产品厚度，并且不易从直角方向撕裂。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明第一方面提供一种复合涤纶短纤土工布，包括以下重量份百分比的组成：80～90％的涤纶短纤，5～15％的丙纶短纤与1～5％聚丙烯复合颗粒。
优选的，本发明的复合涤纶短纤土工布，包括以下重量份百分比的组成：85～90％的涤纶短纤，7～13％的丙纶短纤与2～3％聚丙烯复合颗粒。
所述聚丙烯复合颗粒由如下方法制备：
(1)将90份聚丙烯、5份防老剂、2份阻燃剂、3份增塑剂加入至往复式混炼机中共混，控制加热温度为180～220℃，混炼1～1.5小时；
(2)挤出：将混炼后的混合物放入单螺杆挤出机中挤出，控制温度为130～160℃；
(3)造粒：挤出后的混合物进入造粒机造粒；
(4)研磨：将造粒后的聚丙烯复合颗粒研磨至50～80目即得。
所述聚丙烯为等规聚丙烯；所述防老剂为：抗氧剂1010、抗氧剂168，耐候剂3808、耐候剂3853中的任意一种或几种混合；所述阻燃剂为三氧化二锑；
所述增塑剂为：DOP、DEHP、DBP、DEP、DCHP中的任意一种或几种混合。
本发明第二方面提供一种复合涤纶短纤土工布的制备方法，包括以下步骤：
S01，将包装好的涤纶短纤与丙纶短纤送入开松箱进行开松；
S02,将涤纶短纤与丙纶短纤送入混棉箱进行混棉；
S03，使用梳棉机对混合物进行梳棉，机械成网，送入铺网机进行铺网；
S04，使用气动颗粒喷洒器将聚丙烯复合颗粒均匀喷洒在纤网上；
S05，使用针刺机进行针刺固结；
S06，使用热压机进行热压定型；
S07，切边卷绕得到复合涤纶土工布。
所述铺网机的往复速度分为十段：正向五段，反向五段。所述气动颗粒喷洒器根据网的尺寸至少设有一个喷头横向做匀速往复运动。所述针刺机至少设置两台。所述热压机中至少设置四个复合烫辊；所述复合烫辊上包覆一层特氟龙且烫辊两端设置数显温度计；优选的，所述复合烫辊的温度设置为110～130℃。
有益效果
(1)提高土工布的耐老化性、阻燃性；
(2)提高土工布的机械强度、顶破力；
(3)相同面密度的情况下，降低土工布的厚度；
(4)使土工布不易从直角方向上撕裂，具有很好的抗撕裂稳定性。
附图说明
图1：本发明的复合涤纶土工布的工艺流程图。
图2：本发明涤纶短纤与聚丙烯颗粒的混合后截面示意图。
图中：1、涤纶短纤，2、聚丙烯复合颗粒。
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。
正如背景技术部分介绍的，为提高涤纶土工布的机械强度、顶破力、耐老化性、阻燃性，使其更轻质，稳定性更好不易撕裂，本发明提供一种复合涤纶短纤土工布，包括以下重量份百分比的组成：80～90％的涤纶短纤，5～15％的丙纶短纤与1～5％聚丙烯复合颗粒。
优选的，本发明的复合涤纶短纤土工布，包括以下重量份百分比的组成：85～90％的涤纶短纤，7～13％的丙纶短纤与2～3％聚丙烯复合颗粒。
所述聚丙烯复合颗粒由如下方法制备：
(1)共混：将90份聚丙烯、5份防老剂、2份阻燃剂、3份增塑剂加入至往复式混炼机中共混，控制加热温度为180～220℃，混炼1～1.5小时；
(2)挤出：将混炼后的混合物放入单螺杆挤出机中挤出，控制温度为130～160℃；
(3)造粒：挤出后的混合物进入造粒机造粒；
(4)研磨：将造粒后的聚丙烯复合颗粒研磨至50～80目即得。
所述聚丙烯为等规聚丙烯；所述防老剂为：抗氧剂1010、抗氧剂168，耐候剂3808、耐候剂3853中的任意一种或几种混合；所述阻燃剂为三氧化二锑；所述增塑剂为：DOP、DEHP、DBP、DEP、DCHP中的任意一种或几种混合。
其中，丙纶与聚丙烯复合颗粒主要作为涤纶短纤的粘结剂加入。涤纶的熔点为255℃以上，而聚丙烯的熔点较低。在110～130℃的加热温度下，丙纶短纤和喷撒的复合颗粒会融化，冷却后产生良好的黏连作用。将丙纶短纤、复合颗粒作为涤纶短纤的粘结剂可大大降低热压定型温度，提高材料的机械强度，节约生产成本，且热压成型后丙纶短纤在涤纶短纤之间被压成小的聚丙烯膜，减小了涤纶短纤之间形成的孔径，使生成的过滤孔径变小，提高了过滤效果。为了提高产品的耐老化性能和阻燃性，加入防老剂与阻燃剂。而防老剂与阻燃剂的熔点较高，单纯加入到涤纶短纤与丙纶短纤共混的土工布中，由于热压定型温度较低，防老剂与阻燃剂难熔化，仍以粉末或颗粒形式存在于土工布中，无法达到防老化或阻燃的作用。与聚丙烯颗粒共混后，形成具有优良防老化性能和阻燃性能的聚丙烯复合颗粒，加入到涤纶纤维中就能有效融合，热压定型后赋予土工布耐老化的性能。目前市售丙纶基本由等规聚丙烯制成，为保持材料的一致性，选用等规聚丙烯加入到土工布中。采用50～80目细小微粒的聚丙烯复合颗粒，体积小，与同重量的丙纶短纤相比，聚丙烯复合颗粒要比丙纶短纤在数量上多很多。同等重量的两者加入到涤纶短纤中，聚丙烯复合颗粒分散的面积更大，能粘结更多的涤纶短纤，所以加入聚丙烯复合颗粒可有效降低丙纶的加入量。但也是由于这个原因，需要控制聚丙烯复合颗粒的加入量，加入的太多，聚丙烯复合颗粒热压定型后容易粘结成片从而影响了土工布的过滤作用。且聚丙烯颗粒在加工时不像生产丙纶时需要加入软化用的偶联剂，所以硬度大，加入量太多会影响土工布的柔软性。同时，丙纶的密度低，机械强度大，加入后，同等面密度的涤纶土工布，厚度要小很多，还可以提高涤纶土工布的机械强度。
本发明所述一种复合涤纶短纤土工布由以下方法制备：
S01，将涤纶短纤与丙纶短纤送入开松箱进行开松；
S02,将涤纶短纤与丙纶短纤送入混棉箱进行混棉；
S03，使用梳棉机对混合物进行梳棉，机械成网，送入铺网机进行铺网；
S04，使用气动颗粒喷洒器将聚丙烯复合颗粒均匀喷洒在纤网上；
S05，使用针刺机进行针刺固结；
S06，使用热压机进行热压定型；
S07，切边卷绕得到复合涤纶土工布。
所述铺网机的往复速度分为十段：正向五段，反向五段。正向速度为1速至5速，反向速度为5速至1速。每段通过不同的电机带动，调节各个电机的转动频率，使得铺网帘在不同位置时，速度各不相同。根据所需土工布的面密度调节每段速度，可使产品的面密度均匀，克重差不超过10g/cm2。
所述气动颗粒喷洒器根据网的尺寸至少设有一个喷头横向做匀速往复运动。涤纶与丙纶短纤成网后经铺网机折叠成一定厚度的纤网时，气动颗粒喷洒器的喷头在网的上方做匀速往复运动，即可将聚丙烯复合颗粒均匀喷洒在纤网上。
所述针刺机至少设置两台。针刺机不仅能固结铺好的网、降低网的厚度、保证产品的过滤性能，还可以在针刺的过程中使聚丙烯复合颗粒更好的与涤纶短纤混合。由涤纶短纤之间主要以交叉或平行的方式存在，混合后聚丙烯复合颗粒沾在在短纤的交叉处或两个平行的短纤之间，加热后聚丙烯复合颗粒熔融，冷却定型后将交叉或平行的短纤粘结在一起，具有很高的粘结效率，使生产出的土工布不容易从直角方向上撕裂，增加了产品的稳定性。
所述热压机中至少设置四个复合烫辊；所述复合烫辊上包覆一层特氟龙且两端设置数显温度计；优选的，所述复合烫辊的温度设置为110～130℃。温度计设置在每个复合烫辊的两端，确保整个加热区域内温度保持一致，且不低于110℃；烫辊上包覆一层特氟龙可确保热压过程中，熔融的聚丙烯(丙纶)不沾粘在复合烫辊上。这些都能够使热压后生产出的土工布厚度均匀一致，稳定性好。
实施例1
1.组成：
88％的涤纶短纤，9％的丙纶短纤与，3％聚丙烯复合颗粒
2.设定产品参数：
面密度：300±5g/cm2
3.制备方法：
S01，将包装好的涤纶短纤与丙纶短纤送入开松箱进行开松；
S02,将涤纶短纤与丙纶短纤送入混棉箱进行混棉；
S03，使用梳棉机对混合物进行梳棉，机械成网，送入铺网机进行铺网；
S04，使用气动颗粒喷洒器将聚丙烯复合颗粒均匀喷洒在的网上；
S05，使用针刺机进行针刺固结；
S06，使用热压机进行热压定型；
S07，切边卷绕得到复合涤纶土工布。
4.设备数量：开松箱2台；混棉箱1台；梳棉机1台；机械铺网机一台；带一个喷头的气动喷洒器1台；针刺机2台；带六个复合烫辊的热压机1台。
5.设备参数：正向铺网速度(电机转动频率)1速至5速依次为：22.50Hz,21.50Hz，24.50Hz，21.00Hz，23.00Hz；反向铺网速度5速至1速依次为：22.50Hz,21.50Hz，24.50Hz，21.00Hz，23.00Hz。热压烫辊的温度设置为：120℃。
对比例1
1.组成：
100％的涤纶短纤
2.设定产品参数：
面密度：300±5g/cm2
3.制备方法：
S01，将包装好的涤纶短纤开松；
S02,将开松后的涤纶短纤梳理铺网；
S03，针刺固结；
S04，切边卷绕制得涤纶短纤土工布。
4.设备数量：开松箱1台；混棉箱1台；梳棉机1台；针刺机3台；
5.设备参数：参数同实验例1。
对比例2
1.原料组成：
88％的涤纶短纤,12％的4080短纤
2.设定产品参数：
面密度：300±5g/cm2
3.制备方法：
S01，将将包装好的涤纶短纤与4080短纤开松；
S02,将开松后的涤纶短纤与4080短纤混棉并梳理；
S03，针刺固结；
S05，铺网，热压定型；
S06，切边卷绕得到复合涤纶土工布。
4设备数量：开松箱2台；混棉箱1台；梳棉机1台；针刺机3台；带六个复合烫辊的热压机1台。
5.设备参数：参数同实验例1。
对比例3
1.原料组成：
88％的涤纶短纤,12％的丙纶短纤
2.设定产品参数：
面密度：300±5g/cm2
3.制备方法：
同对比例2。
4.设备数量：同对实验例1。
5.设备参数：参数同实验例1。
试验例1
厚度试验：采用YT060型土工布厚度仪对实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的土工布进行厚度测定。所得结果见表1。
表1厚度试验结果对比
由表1可以看出，本发明制得的土工布在同等面密度情况下，厚度最低，比针刺固结法制得的土工布，厚度至少小50％以上。
试验例2
抗拉强度试验：采用万能电子拉力机对实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的土工布进行机械强度测定。所得结果见表2。
表2抗拉强度试验结果对比
由表2可以看出，本发明制得的土工布机械性能最好。
试验例3
老化性能试验：采用恒温老化箱与万能电子拉力试验机对实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的土工布进行老化性能测定。老化试验条件为：100℃，30d，将实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的土工布放入温度设置为100℃的恒温老化箱中，30天后取出，室温放置24h后，用万能电子拉力试验机进行抗拉强度测定，与老化前的抗拉强度进行比较，即得到抗拉强度的老化变化率。所得结果见表3。
表3机老化性能试验结果对比
由表3可以看出，在经过30天100℃的老化试验后，本发明制得的土工布老化后的抗拉强度变化率最小，且老化变化率低于其他对比例3倍以上，说明耐老化性能最好。
试验例4
撕破强力(直角方向)试验：采用万能电子拉力机对实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的土工布进行撕破强力测定。所得结果见表4。
表4撕破强力试验结果对比
由表4可以看出，本发明制得的土工布具有优异的撕破强力(直角方向)，稳定性较好。
试验例5
CBR顶破强力试验：采用数字式织物胀破强度仪对实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制备的土工布进行顶破强力测定。所得结果见表5
表5顶破强力试验结果对比
由表5可以看出，加入聚丙烯(丙纶)可有效增加土工布的顶破强力，而本发明制得的土工布顶破强力最好。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
