大力发展非织造土工布
天津工业大学材料化工学院范晓铃郭秉臣
摘要本文介绍了非织造土工布及其技术特点，简述了非织造土工布的生产工艺、功能及应用范围，列举了几个最新开发应用实例，并预测了非织造土工布的发展趋势。
关键词非织造土］譬应用于发
ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｎｏｎｗｏｖｅｎｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅａｎｄｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｎｏｎｗｏｖｅｎｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅ．ＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｎｏｎｗｏｖｅｎｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｒｅａｌｓｏｂｒｉｅｆｌＹｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｓｅｖｅｒａｌｎｅｗｃｏｎｃｒｅｔｅｉｎｓｔａｎｃｅｓａｒｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｎｏｎｗｏｖｅｎｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅｉｓｆｏｒｅｃａｓｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｎｏｎｗｏｖｅｎｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
引言
近年由于国家有关领导部门的重视及高瞻远瞩的发展规划，土工布得到迅速的发展，五年间土工布增长率高达到２０％，９７年为１１５万吨、２０００年预计将达到１５０—１７０万吨。土工布在各类水利建筑工程中发挥着无可替代的作用，尤其是被誉为第五大建筑材料的新型土工合成材料土工布在水利、土工建筑等上万个建筑工程中已经被应用。目前我国年用土工布已达６０００万平方米。而国家提出狠抓基础建设，开发中西部地区的战略决策，无疑给非织造土工布的发展提供了一个良好的机遇。本文将对非织造土工布的技术特点、工艺、功能和开发作以介绍，使其在中国经济的第二次腾飞中发挥更积极的作用。１０３
一、非织造土工布
土工布是土、木建设中的一种工程材料或工程用布，亦称土工织物、士工合成材料。土工布的英文名称为ｇｅｏｔｅｘｔｉｌｅ，即把土地、土壤和纺织品连在一起。所以使用土工布最早的美国的一个材料实验学会（ＡＳＴＭ）给土工布下的定义为：“一切和地基、土壤、岩石、泥土或任何其他土建材料～起使用，并作为人造工程、结构、系统的组成部分的纺织品，即叫做土工布。”
土工布按加工和生产的方法来划分为机织士工布、编织土工布、非织造土工布。其中非织造土工布是～种非织造产品，它不经过纺和织，而是利用短纤维或长丝加工成为纤维网，然后再经过机械、热粘合或化学粘合加固制造成的布状材料。随着纺织技术的发展和土岩工程的实际需要，将非织造土工布与其他类型土工布结合制成各种复合土工布。土工布做为非织造产品日益增加，应用领域不断扩宽。
１．非织造土工布的技术特点
与机织土工布相比，非织造土工布具有如下突出特点：
（１）由于非织造多采用合成纤维为原料，因此制成的产品具有较好的抗拉强度和抗撕裂强度，以及良好的延伸性等物理力学指标，同时具有较高的耐生物、耐酸碱等化学稳走性。
（２）工艺流程简单，生产速度高，具有更高的生产效率。
（３）非织造土工布的生产工艺能保证它优良的渗透性能和过滤性能、较宽的孔径范围、曲折的孔隙分布以及机织布所无法达到的纵横向排水功能。
（４）非织造土工布往往能同时发挥多种使用功能，诸如反滤、排水、防渗、增强、隔离等作用。
２．非织造土工布的生产工艺
非织造土工布主要采用干法成网一针刺固结工艺和纺丝成网一针刺或热轧工艺来生产，近几年随着复合土工布的发展也开始采用射流喷网法。
（１）干活成网一针刺固结工艺
其优点是成网均匀、垂直渗透和水平排水性好，产品变化灵活、设备投资低１０４
等ｉ它可以来用聚酯、聚丙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚乙烯醇以及黄麻等短纤维以及混合纤维来生产，最常见的产品规格为２５０～５００克／平方米，幅宽可在２—６米。用这种方法加工的土工布是我国目前用量最大的品种之一。
（２）纺丝成网一针刺或热轧工艺
其最大优点是在同等规格的条件下其抗拉强度、撕裂强度、断裂伸长以及纵横向比性能均比短纤维针刺土工布优越很多，２００克／平方米的纺粘土工布强度可相当于５００克／平方米短纤针刺土工布的强度，因此它更适用于增强和加固等工程。而且它生产效率高，在大批量生产情况下生产成本更具优势。但这种工艺的设备投资大，不适合小批量、多品种的生产方式。纺粘法土工布一般常用的聚合物为聚酯、聚丙烯、聚酰胺和聚乙烯等，产品规格可在１００～３００克／平方米。
（３）非织造土工布复合工艺
非织造土工布的复合化生产己成为其最终产品的发展趋势，它不仅能提高土工布的使用性能，而且拓宽了产品应用领域。土工膜是最常见的复合方式之一，它多采用针刺土工布与ＰＶＣ，ＰＥ以及橡胶等防渗材料通过涂层或热压复合而成，防渗膜厚度一般在０．卜０．５毫米。这种土工膜具有水平向排水、垂直向防渗的功能，适合于土石围堰、水渠与池搪、垃圾堆放、防洪堤和路基等工程。还可将非织造土工布与其它类型土工布结合制成各种功能不同的复合土工布，有土工布／格栅复合（ＴＮ）型，非织造布／格栅／非织造土工布复合（ＹＮＴ）型，非织造土工布／格栅／拒水薄膜复合（ＭＮＴ）型。此类复合土工布用于反滤、排水、增强、隔离、加筋效果很好。
二、非织造土工布的开发与应用
１．非织造土工布应用状况
世界土工布的用量（单位：万吨）
类型１９８５１９９５２０００（估计）２００５（估计）
机织４．４８．６１１．５１４．８
非织造５．５１６．４２８．５４２．６
总量９．９２５．Ｏ４０．Ｏ５７．４１０５
近二十年来，土工布在各种土建、水利、交通等工程中应用日渐广泛，其中非织造土工布由于性能优异，加工简单，成本较低等特点，己成为当今世界土工布发展的主要方向，占有２／３左右的市场份额。世界土工布的用量１９９５年２５．１万吨，其中非织造土工布占６６％，机织占３４％，２００５年估计将达到５７．４万吨，非织造布的年均增速为１０％，机织为５．５％，如表中所示。１９９５年北美的土工布中非织造布已达到８５％，而１９９０年时仅为７０％。
据报道，近年美国土工布市场持续看好，需求增加。美国土工布生产商普遍认为：由于美国政府宣布了增加用于公路及运输系统的投资，因此在１９９９年～２００３年间的土工布需求量将增加。
中国土工布的开发和应用起步于７０年代，８０年代初在铁路上试验了美国杜邦公司提供的几千平方米非织造土工布，之后全国开始生产和试验土工布，在铁路、水利、港口、林农及围垦等４０余项工程中，都取得较好效果。到１９８６年全国铁路用土工布达４万平方米，水利工程用量达５００平方米。进入９０年代用量获得更快的发展，至９１年总用量突破ｌ亿平方米。９３年用量约４６００万平方米，到９４年累积用量约５亿平方米。９５年全国针刺土工布用量为４０００万平方米，防洪救险用量达亿平方米。９８年全国遭受百年不遇的水灾，其用量估计会超过１亿平方米，预计到２０００年需求量会达到２亿平方米。也有人预测到２０６５年世界土工布的用量可能达到覆盖地球表面的一半以上，这种预测看上去是一个天闻数字，但它确实说明土工布的应用前景十分广阔。我国是一个具有巨大发展潜力的国家，各种工程的修复及巨大而广泛的新的工程建设都面临着大量土工布的应用，由此看来，土工布，尤其非织造土工布在我国的发展是必然的，大量应用势在必行。
２．非织造土工布的功能及应用范围
土工布的用途多种多样，在土木工程中的功能可以概括为加强、防护、排水、过滤和隔离五种，以及由此引伸出来的防渗、控制侵蚀、容装成形等作用。１０６
类型功能范围示图
●
利用土工布的拉伸性能改善堤岸、土石
土壤层的机械性能，即选用土工坝、公路、
行在较小张力作用小能够产生大铁道、机场
量的向轴拉伸张力。增强后的土等设施：潮
加强壤受自身重量或外加负荷作用湿地带、沼
时，本来可能导致土破坏的压泽的临时通
力，经摩擦作用传递给土工以，。道、停车场
使作用在土壤的局部压力分配到或装卸场
更大面积上，起到加匿稳’，￡岩｛ｊ地：寒带永嚣
工程的作用。久冻］二上的
设施等。
放置于两种材料之川的土工
如发挥了村挚的保护作用．即它公路和铁路１■一＿Ｓ毒誊‰
防护能缓解或分散传递给被保护材料
的压力和张力。它起到衬挚作用的路基建设。
的基本功能是吸收能量。≮＼三：二＝二＝＝ｊ
地下排
用厚土工粕、土工网或液体水沟系统，
传导芯将南水、地下水或其他流挡士墙和±
坝中的排
排水体收集、运输至出口处。
水、农业排
灌等。均具》
路基的
土工布用作过滤材料，与土排水、’坝堤
过滤壤接触放置，在使流体通过的同防渗、减压
时．保持住受液力作角的土壤或．井的防淤堵
其他颗粒。和矿山矿坝匿：
建设。
放置于两种土质之间的±工道路堤．咒岸ｍ矾普
分离靠成为隔离层，阻止相邻的异质坝不同层结馥酗她繇氍黥／土工札
土壤或填充料的相互混合。构材料的分
离。辩？：：：’ｊ’：ｊ？：：‘：ｔ”土
这类土工靠一般采用涂层土土石围堰、
防渗工柿或高分子聚合物制成的土工水渠与池
膜，具有水平向排水，垂直向防塘、垃圾堆
渗的功能，防渗膜厚度一般在放场、防洪
０卜Ｏ５毫米。堤和路基等
工程。“麓
上上如常以网状或席状覆盖ｉ每岸、河岸
防蚀ｊ。裸露的上壤上吸收降南及地表的保护及控
水流的功能．由此降低它们分离制水土流
转移土壤颗粒的能力。
。毋∥步≥∥、不蠢承密对殛
桥墩、隧道、
容装用渗透性良好的土工靠制成袋状岩洞、矿井
成形与管状形成容器混入混凝土，空的支柱成—ｆ—■＿．＼尽■■—＿＼
气和水可以渗出，限制石块、沙、形．抗洪救—・＿＿■＿＼
未干：混凝上的滑动。灾中装土的＼
麻袋。Ｓ＿々４产ｒ・ｌ■・・●ｊ＿＇
３．非织造土工布开发应用实例
近年来，世界上开发出很多新型非织造土工布产品，尤其是复合型土工布。（１）澳大利亚ＵＢＦＢ公司开发出一种用于土壤稳定的土工材料，这种材料由ｉ－Ｆｉ两层其上缠结有纤维层的机织网布与中间一层非织造布纤网通过针刺复合而成。该复合材料上带有网孔且被纤维层所覆盖，因此它有利于植物穿过网孔顺利生长，同时又防止了杂草的蔓生。它可阻止雨水对±壤的直接冲刷，促进植被生
长，从而达到防止水土流失的目的。
（２）加拿大Ｂａｙｅｘ公司最近开发了一种由玻璃纤维格栅与非织造士工布构成的复合材料，这种材料经沥青浸渍后其非织造布成分具有防水抗湿功能，而玻纤格栅起至Ⅱ减少路面反射裂缝的效能。
（３）日本Ｔａｉｙｏ．Ｋｏｇｙｏ公司最近开发出一种带有检测功能的垃圾堆放场防渗系统。此系统由两层地膜构成封套状结构，其内插入非织造布，并接入软管。抽去管内空气，使其形成真空。当地膜损坏发生渗漏时，通过软管可以检测出套内压力的变化，并用软管向内注入水泥或固化树脂进行修补。
４．未来非织造土工布的发展趋向
（１）土工布的技术应走向科学化，标准化及更加经济合理化。
为了使土工布更进一步科学化，生产部门和应用部门应密切联合，根据铁路、公路、水利、建筑等工程的具体功能要求，来生产更加适用的土工布材料。科研院所、大专院校应进一步研究土工布的不同品种的结构及性能，增加技术力度及高科技化。例如，土工布的抗老化性、使用寿命及保险系数等技术难点。为了使应用领域用的放心，应当使土工布更加规范化、标准化，分门别类制定标准和质量检验指标及方法、目前已出台土工布的标准及规范，为了推动土工布技术的应用，国家有关部门非常重视并在积极深入操作这一工作，这对土工布的推广应用将是一种巨大的推动力。土工布加工部门力求从原料选用、加工工艺等方面精工细做使土工布的价格更加经济和适用，质量进一步提高。
（２）土工布品种应向多样化、多能化、系列化发展
目前几大类主要品种中还需要增加，开发此类产品很有必要。纺粘型宽幅土工布在国外比例较大，而我国是空白应当尽快补空。要生产不同功能的非织造土工布如：隔离型、过滤型、排水型、加筋增强型、保护型和密封型等，并且应当有更高更多的技术投入去研究原料及工艺实现其功能。土工布要系列化，不同克重、不同厚度、不同材料、不同规格款式色泽等，土工膜、复合土工布应进～步深入；土工网、土工格栅、土工格屋、软式弹性渗水导管等其他土工合成材料都应形成系列，使更加适应应用部门的选择。１０９
（３）土工布机械设备加工应规范化、标准定型化，国家有关部门应关注。提高机械设计的合理性以及机械加工精度，不能粗制滥造，影响土工布的质量乃至应用部门的使用。
（４）土工布的应用在我国还是刚刚开始，土工布及土工合成材料必须进一步开拓应用领域，这样才能促进土工布技术的发展和提高。所以必须进～步与应用部门的其它工程技术密切合作，联合攻关，土工布技术才会进一步深入和发展。
随着非织造应用技术研究的不断深入，非织造布在土木工程领域的应用量将会越来越大，无论是在铁路、公路还是在港口等工程方面都将迈上新台阶。由于我国中西部复杂的地理形势和环境，开发西部，基础建设任重而道远，但给非织造土工布开拓了巨大的应用市场。我们应积极宣传推销土工布产品，生产出建设部门所需要的适销对路产品，拓宽非织造土工布在我国的应用范围，推动产业用纺织品的发展。
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大力发展非织造土工布
作者：
作者单位：范晓铃， 郭秉臣天津工业大学材料化工学院
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