土工合成材料:无纺布大显身手

自2002年以来,无纺布在土工布中的应用经历了急剧增长,年增长率达6%。随着大型基础设施项目的实施—尤其是在需要大量土工布的中国和新兴国家,这一高于平均水平的增长趋势仍在继续。此外,许多制造商不断开发新的、创新的应用,其中无纺布频频取代传统材料。这里,无纺布常与其他结构(如土工格栅、气泡膜或土工膜)结合使用来生产我们所说的土工合成材料,以得到同时具备多种功能的复合材料。在该领域,无纺布产品也提供了多种功能,包括排水、分离、加固和渗透保护。它们增加了公路、道路、铁路建设中基材的承重能力,并有助于保护水坝和处理场。而且,一旦安装,它们就隐身其后,不再可见。

在这里,不同面料真正展示出各自特殊的性能:土工无纺布宽松庞大,也很容易吸收张力。以道路施工为例,它可以显著减少所需的底部结构。除开其它因素,无纺布的强度在这类工业应用中极为重要。它们需要具备出色的抗撕裂能力,往往同时又需要具备非常良好的伸展性。在此,各种材料应当各向同性地(亦即在纵、横两个方向上)、广泛地有着相同表现(MD/CD = 1)。

为尽可能获得最大的机械强度和耐久性,采用聚丙烯(PP)或聚酯(PET)作为聚合物原料。如果产品必须非常耐用,一般采用聚丙烯,毕竟土工布经常是在地下一埋就超过50年,而且还必须能一如既往地提供承载性。聚丙烯的耐化学性和耐水解性和聚酯比较而言更具优势。但反过来,聚酯更为便宜,适于在地面上对强度的寿命周期要求更短的解决方案,或是靠近地表安装的土工无纺布;换句话说,它们暴露在阳光紫外线辐射的时间更长。聚酯的抗紫外线能力优于聚丙烯。

然而,决定无纺布品质的关键在于聚合物有针对性地转变为具备应用所需特性的纤维与长丝。而这正是欧瑞康纽马格(Oerlikon Neumag)投入数十年经验之所在。现在全球每年有超过430万吨纤维是由这家来自新明斯特的公司提供的设备所生产出来的。这种纺丝的专业知识也被成功转化到纺粘技术中。为此,欧瑞康纽马格所拥有的先进技术既可以用于土工无纺布纤维梳理,也可用于生产纺粘土工布。


满足高品质纤维的要求

梳理无纺布由短纤制成,将梳理纤网堆叠翻倍并平展,然后再进行针刺。用于土工无纺布的短纤主要在一步式短纤系统中制造,纺丝和之后的拉伸都在同一在线工艺中进行。这些“小型”特殊系统的产能通常在每日40至80吨之间。制造出来的纤维大多数都是白色,不过所采用的挤出技术也允许使用纺前染色的有色纤维以及添加剂(如UV稳定剂)以满足目标应用相应的要求。该系统在原材料方面有着极大的灵活性(PP、PE、再生PET、PA6),能提供最高的产品品质和整体可靠性。

土工布重要的纤维特性包括在具备高强度的同时具备高延展性,不仅要实现无纺布品质的可控,更重要的是梳理和针刺设备的加工性能。除了上述这些内在的纤维特性之外,还包括纺丝油剂的应用和纤维卷曲。它们的表现越出色,梳理系统中对纤维的梳理就越快、越均匀。土工无纺布的生产通常使用具有2D卷曲的纤维,其中卷曲弧度是在两个方向上形成的。欧瑞康纽马格的Baltic卷曲机能很好地胜任这项工作,因为它能确保卷曲均匀以及纤维的良好开松。


纺织:强度高且材料投入低

在众多无纺布的工业应用中,纺粘无纺布正在兴起,因为市场对更高效工艺和产品的需求日渐增加;换言之,在投入更少原材料的情况下往往要求产出同样甚至更好的产品。出于这个原因,从其技术和商业效益而言,纺粘正日渐取代传统的梳理无纺布。而土工无纺布应用也方兴未艾。

欧瑞康纽马格的纺粘系统能够以低原材料投入获得优异的无纺布强度,尤其是选用聚酯为原材料时。与前代系统相比,能量消耗降低了20%至30%左右。与欧洲标准产品的一般基准比较表明,该系统在延米重量相当的情况下能获得更高的无纺布强度。反过来,能以更少的延米重量获得同样的所需强度,也就意味着投入的原材料也更少。相关的实验业已表明,单是这一项即可节约5%以上的原材料。

欧瑞康纽马格为制造土工布所需之纺粘布提供从聚合物一直到卷材的全套工艺流程。这种一站式纺粘技术结合了效率与生产率,与传统纺粘工艺相比能降低最高至20%的生产成本,减少浪费,最大化地提高无纺布品质。根据产品类型和无纺布厚度,产能从每小时800到1500公斤不等。欧瑞康纽马格独特的纺粘技术能够实现极高的纺丝速度,这是生产高强度长丝所必需的。因而能够特别制造收缩率极低的超强PET长丝无纺布。为了获得各向同性,在针刺之后直接在线进行横向拉伸。


<来源:国际非织造工业商情 2017.03>