專利名稱：一種纖維編織層加強的防滲土工膜及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種土工基礎用塑料防滲膜制品及其生產工藝，更具體地說，本發明涉及一種纖維編織層加強的防滲土工膜及其制備工藝。
背景技術：
雖然在土建防水工程中以及許多室外的水利、蓄水等工程中，已有采用塑料膜來進行基礎防滲的先例，但迄今為止，在這些大型的工程建筑設施的關鍵部位上，基礎防滲塑料膜仍然很少被采用；相關的報道在專利或非專利的文獻中也很少見到。理論上，機械強度可靠的基礎防滲塑料膜是一種非常便利的防滲設施，比起需要動用大量人力物力、耗時費事的土建、水利、防水工程來說，機械強度可靠的基礎防滲塑料膜具有非常誘人的技術和經濟優勢，但是現有的基礎防滲塑料膜即使是經過多層復合的制成品，在機械強度的可靠性方面仍不能盡如人意，不甚可靠，由此而帶來的影響，或大到危及一定范圍內人民生命財產安全，或小至使人無法正常生活而煩惱，總之，其應用前景受到極大制約。尤其是在牽涉到敏感的經濟回報效益的產業如水產及相關的養殖方面，就很少有人采用防滲塑料膜來解決工程結構基礎滲漏的問題，因為一旦因為基礎防滲塑料膜的機械強度耐受不了強大的水壓而發生基礎滲漏甚至泄漏，可能造成整池整塘整庫的水產損失。
在現有技術中，中國專利02133504.4中公開了一種塑料薄膜在房屋中的防滲水的方法，并沒有在防滲塑料膜本身的結構方面做出改進，而只是在防滲塑料膜與建筑墻體基礎等的粘合方法上做出一些努力，而且顯然，在該發明的情況下，對于基礎防滲塑料膜的防滲性能要求也并不高。

發明內容針對現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是要提供一種機械強度非常高而且可靠、防滲防漏性能非常好而且可靠、質輕耐用的纖維編織層加強的土工膜。
為此，本發明的技術解決方案是一種纖維編織層加強的土工膜，該膜包括上膜層與下膜層，上膜層與下膜層為同一或不同材質，在上膜層與下膜層中間夾有與上膜層和/或下膜層的材質相同或不同的芯層，而本發明的土工膜包括一層或多層的芯層，其芯層包括至少一層由纖維材料雙向交叉地編織而成的編織層，每層編織層的兩面分別粘接著其它芯層或上膜層或下膜層；纖維材料可以為聚合樹脂的拉伸絲，在同一編織層中，平行相鄰的拉伸絲的邊緣相互緊貼。
為使本發明的土工膜具有盡可能大機械強度指標，本發明采用會將聚合樹脂機械強度特性向迥異方向發揮的兩種不同的加工方法加工出聚合樹脂膜或纖維；而且為了充分保證復合膜在各種復雜的土工外部環境下，不會產生滲漏，本發明的上膜層和下膜層都是聚合樹脂流延膜，纖維材料為聚合樹脂熱拉伸定型扁絲；在同一編織層上，平行相鄰的拉伸扁絲間的間距與拉伸扁絲的寬度相比忽略不計，緊密貼附在一起。本發明將機械強度最大但易撕裂的熱拉伸定型扁絲置于復合層芯層，將機械強度最小但光滑不易撕裂的流延膜作為復合層外層，將其復合成一體，得到最佳的強度互補，生產出整體機械強度最大的復合土工膜。當然，土工膜的上膜層和下膜層還可以采用聚合樹脂吹脹膜，對于撕裂應力方向較為明確或數值較小的情況也可適用。本發明同一編織層上，平行相鄰的拉伸扁絲相近無間，即采用最大的編織密度來編織芯層，從而保證編織芯層與土工膜整體與上、下膜層具有最大的膠粘面積和膠粘結合力，獲得最大互補機械強度，具有最小的應變差異、最小的應力集中，使本發明的土工復合膜得到最強的綜合機械強度。
為了達到所需強度和便于上織機編織，本發明的纖維材料橫截面為扁平狀，該纖維材料寬度為2.0～2.6mm。
為了適應不同應用場合，本發明土工膜的編織層面密度為50～250g/m2，上、下膜層的面密度為20～120g/m2。
本發明土工膜的上、下膜層和非編織芯層為低密度聚乙烯膜層、或低密度聚乙烯與高密度聚乙烯混煉膜層、或低密度聚乙烯與醋酸乙烯樹脂混煉膜層；本發明的纖維材料為高密度聚乙烯扁絲；本發明的土工膜由上膜層、編織層和下膜層彼此粘結復合而成。本發明的膜層及芯層的原料還可以是其他無毒透光的線型熱塑性聚合樹脂，或這樣的幾種樹脂的混煉或接枝、交聯、共聚產物。本發明的上膜層和/或下膜層和/或芯層的本體是深色的。添加的許多廉價高效的色母助劑都是深色，如碳黑既能防止光老化，也能增加分子交聯作用。
優選地，本發明土工膜的經間抗拉強度≥810N/5cm2，緯間抗拉強度≥260N/5cm2。
另一方面，本發明還提供了一種制備如上所述的纖維編織層加強的土工膜的工藝，該制備工藝包括如下步驟(1)拉絲工序，該工序以聚合樹脂和1％～9％樹脂量的助劑為原料，通過混煉擠出、冷卻、切絲、拉伸、熱定型，制備拉伸絲；(2)編織工序，該工序采用上述拉絲工序所得到的拉伸絲，在圓織機或平織機上織造出經緯編織層；(3)復合工序，該工序將聚合樹脂和7％～15％樹脂量的助劑經流延涂覆機，在上述編制工序所得到的經緯編織層的兩面上，流延涂敷，形成聚合樹脂上、下膜層。
優選地，本發明的拉絲工序包括采用高密度聚乙烯和1％～9％樹脂量的助劑為原料，通過混煉擠出、冷卻、切絲、拉伸、熱定型，生產出熱拉伸定型扁絲；本發明的復合工序中進行流延涂覆的聚合樹脂選自如下一種或幾種低密度聚乙烯、低密度聚乙烯與高密度聚乙烯混煉物、低密度聚乙烯與醋酸乙烯樹脂混煉物。
本發明的拉絲工序中采用的助劑包括防老化劑和/或色料，本發明的助劑的添加量優選為樹脂量的5％～7％。更優選的助劑配方為加入防老化劑量為樹脂量的2.5％～3.5％，加入黑色母劑量為樹脂量的2.5％～3.5％。
本發明的復合工序中采用的助劑包括防老化劑和/或色料，本發明的助劑的添加量優選為樹脂量的8％～11％。更優選的助劑配方為加入防老化劑量為樹脂量的7％～9％，加入黑色母劑量為樹脂量的1％～2％。添加了上述的防老化劑和色母料碳黑，經過加速老化實驗儀500小時加速老化，相當于廣州地區露天實際使用五年的時間，強度仍然保持95％以上。
本發明的拉伸扁絲的橫截面寬度為2.0～2.6mm。
本發明的編織層面密度為50～250g/m2，本發明的聚合樹脂上、下面膜的面密度為20～120g/m2。本發明的薄型土工膜(復合膜整體面密度在200g/m2以下)經過耐靜水壓實驗、垂直滲透測試證明，完全能滿足高位魚池、水渠防滲等工程要求，而中、厚型土工膜(復合膜整體面密度在350～400g/m2)完全能滿足土石壩、地鐵、隧道、垃圾填埋防滲等工程的指標。而且，比起傳統的吹塑型、流延型土工膜，可以減少厚度到1/2甚至更低，重量更輕，成本更低。
本發明土工膜的加強芯層采用纖維材料交叉地編織成的編織層，這種編織層具有通常的光滑連續的增強膜層所不具備的機械增強特性因為這種編織層能將復合膜某處的應力集中分散到其相關的經線和/或緯線的全長上，事實上，通過相互交叉編織的經緯線就能極大地緩解光滑膜層所受到的外力，提高復合膜的整體機械強度，同時這種編織層的彈性乃至塑性、柔順性能等許多有關的機械性能與其貼合的光滑的上、下膜層極其相似，這為編織層的復合以及貼合帶來許多便利和優點編織層能獲得與上、下膜層最大的貼合面積，結合力大大增加，而且更為重要的是受到外力情況下，傳統的加強芯層因與上、下膜層的應變變形差異太大而在面膜層上產生二次應力集中，結果往往不但不能增強復合膜的整體機械強度，反而惡化了面膜層的受力結構，導致復合膜整體機械強度的降低，而在外部土石基礎的坑坑洼洼的土工環境下，復合膜內這種二次應力集中和應變惡化的情況勢將大量地存在，傳統的復合膜完全無法勝任，強度以及可靠性大幅降低，使用壽命將急劇縮短。而本發明所具的特有結構能克服上述缺點當復合膜受到外力作用時，編織層的應變變形與上、下膜層幾乎相同或相似，因而相應的應力集中情況大大減少或消除，而同時，編織層由于其雙向交叉編織，纖維在走向方向特有的應變緩解能力和較之面膜層更強的機械強度，導致本發明的編織層與上、下膜層緊密復合后產生的綜合抗力大大增強，經實驗證實，本發明復合薄膜的抗拉斷力指標較之單獨狀態下的原有薄膜層增加了6～7倍，在抗刺穿性能、抗梯形撕裂強度指標上也大幅提高，完全能夠勝任廣泛范圍內的土工基礎防水滲漏的要求。經試用，作為海洋養殖池體基礎的防滲膜已取得了試驗成功；實驗證明采用本發明的土工膜質量輕、強度高、膜體薄、防滲防漏性能好、靜水耐壓值高、使用壽命長、可從土工基礎中快捷取出土工膜來清洗換水。以本發明的土工膜來構建蝦池，使其改造成為可以清洗防病的蝦池，此外，還可實現無沙養殖等，從而極大地節省用戶的基建投資和養殖成本。

圖1為本發明土工膜實施例的結構示意圖。
圖2為本發明土工膜的生產工藝實施例的流程框圖。
具體實施方式

土工膜實施例如圖1所示本發明的一種纖維編織層加強的土工膜，該膜包括上膜層1與下膜層2，上膜層1與下膜層2為同一或不同材質，在上膜層1與下膜層2中間夾有與上膜層1和/或下膜層2為相同或不同材質的芯層3，而土工膜的芯層3為一層由寬度為2.5mm扁平狀纖維材料雙向交叉地編織而成的編織層，編織層3的兩面分別粘接著上膜層1和下膜層2；本發明的土工膜由上膜層1、編織層3和下膜層2彼此粘結復合而成。
上膜層1和下膜層2都是聚合樹脂流延膜，而纖維材料為聚合樹脂熱拉伸定型扁絲；在同一編織層上，平行相鄰的所述拉伸扁絲的邊緣相互緊貼。
編織層3的面密度為50～250g/m2，而上、下膜層1、2的面密度為20～120g/m2。
上、下膜層1、2為低密度聚乙烯膜層、或低密度聚乙烯與高密度聚乙烯混煉膜層、或低密度聚乙烯與醋酸乙烯樹脂混煉膜層；纖維材料為高密度聚乙烯扁絲；上膜層1和/或下膜層2和/或芯層3的內添加有色母料的本體是深色的。
生產工藝實施例如圖2所示一種制備如上所述的纖維編織層加強的土工膜的工藝，該制備工藝包括拉絲工序、編織工序、復合工序，具體如下1)拉絲工序原料配方高密度聚乙烯HDPE(6094)100％+3％防老化劑+3％黑色母。
將原料投入擠出機中混煉(機筒溫度150～250℃，膜頭溫度250℃)，從中擠出平膜，將平膜冷卻后分切成扁絲，然后再加溫作熱拉伸，最后定型(100～150℃)為寬度2.5mm的塑料扁絲。
2)編織工序采用六梭圓織機，將塑料扁絲編織成為折徑2米的編織布，編織布的單層密度為100g/m2，將制得的編織布作開幅分切成為展開幅寬為4米的編織層，收卷。
3)復合工序然后將成卷編織層裝上塑料涂覆機進行雙面流延涂覆，其中，涂覆原料配方低密度聚乙烯LDPE50％+高密度聚乙烯HDPE25％+8％防老化劑+1.5％黑色母，涂覆流延膜單面密度45g/m2。
復合膜整體面密度190g/m2，抗拉強度經間抗拉強度≥810N/5cm2，緯間抗拉強度≥260N/5cm2接縫拉斷力≥670N/5cm2，將上述步驟制得復合膜收卷、分卷或拼幅、包裝、進庫。
權利要求
1.一種纖維編織層加強的土工膜，該土工膜包括上膜層與下膜層，所述的上膜層與下膜層為相同或不同材質，在所述的上膜層與下膜層中間夾有與上膜層和/或下膜層的材質相同或不同的芯層，其特征在于所述土工膜還包括芯層，所述的芯層包括至少一層由纖維材料雙向交叉地編織而成的編織層，所述編織層的兩面與芯層的其它結構或者上膜層和/或下膜層相粘接；所述的纖維材料為聚合樹脂的拉伸絲，在同一編織層中，平行相鄰的拉伸絲的邊緣相互緊貼。
2.如權利要求1所述的土工膜，其特征在于所述的上膜層和下膜層為聚合樹脂流延膜。
3.如權利要求1或2所述的土工膜，其特征在于所述的纖維材料橫截面為扁平狀，該纖維材料寬度為2.0～2.6mm。
4.如權利要求3所述的土工膜，其特征在于所述的編織層面密度為50～250g/m2，所述上、下膜層的面密度為20～120g/m2。
5.如權利要求4所述的土工膜，其特征在于所述的上、下膜層為低密度聚乙烯膜層、低密度聚乙烯與高密度聚乙烯混煉膜層、或者低密度聚乙烯與醋酸乙烯樹脂混煉膜層；所述的纖維材料為高密度聚乙烯扁絲。
6.如權利要求1所述的土工膜，其特征在于所述土工膜的經間抗拉強度≥810N/5cm2，緯間抗拉強度≥260N/5cm2。
7.一種制備如權利要求1～5之一所述的纖維編織層加強的土工膜的工藝，該制備工藝包括如下步驟(1)拉絲工序，該工序以聚合樹脂和1％～9％樹脂量的助劑為原料，通過擠出、冷卻、切絲、拉伸、熱定型，制備拉伸絲；(2)編織工序，該工序采用上述拉絲工序所得到的拉伸絲，在圓織機或平織機上織造出經緯編織層；(3)復合工序，該工序將聚合樹脂和7％～15％樹脂量的助劑經流延涂覆機，在上述編制工序所得到的經緯編織層的兩面上，流延涂敷，形成聚合樹脂上、下膜層。
8.如權利要求7所述的工藝，其特征在于所述的拉絲工序所制備的拉伸絲為拉伸扁絲，所述的拉伸扁絲的橫截面寬度為2.0～2.6mm。
9.如權利要求7所述的工藝，其特征在于所述的拉絲工序中采用的助劑包括防老化劑和/或色料，所述助劑的添加量為樹脂量的5％～7％；所述的復合工序中采用的助劑也包括防老化劑和/或色料，所述助劑的添加量為樹脂量的6％～11％。
10.如權利要求7所述的工藝，其特征在于在所述的編織工序中，將經緯編織層的面密度控制在50～250g/m2之間；在所述復合工序中，將聚合樹脂上、下膜層的面密度分別控制在20～120g/m2之間。
全文摘要
本發明涉及一種纖維編織層加強的土工膜，該膜包括上膜層與下膜層，上膜層與下膜層為同一或不同材質，在上膜層與下膜層中間夾有與上膜層和/或下膜層的材質相同或不同的芯層，其特征在于本發明的土工膜包括一層或多層的芯層，而芯層包括至少一層由纖維材料雙向交叉地編織而成的編織層，每層編織層的兩面分別粘接著其它芯層或上膜層或下膜層。本發明提供一種機械強度非常高而且可靠、防滲防漏性能非常好而且可靠、質輕耐用的纖維編織層加強的土工膜。
文檔編號B32B27/30GK1616222SQ20031011209
公開日2005年5月18日 申請日期2003年11月11日 優先權日2003年11月11日
發明者李永鴻, 趙照 申請人:佛山塑料集團股份有限公司