專利名稱：地工格框的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種制造軟式地工格框的方法，此方法具有易加工性及制程無污染性等優點。
所謂“地工格框(georid)”是指由具張力元件所組成的規則性方形框，并擁有足夠的孔洞使周圍的土壤、巖石及其他材質貫穿其間，達到錨定加勁作用，其最主要功用為土壤加勁，已廣泛應用于大地工程中。
一般軟式地工格框的制法，通常需要經過五段制程(如圖一所示)，包括首先將高強力纖維并絲后，再予以整經、編織、含浸PVC或瀝青及烘干固化等程序。其中含浸PVC或瀝青的目的是使纖維集束，抗UV及抗酸堿。雖經含浸PVC，但PVC僅包覆纖維的表面，而一般地工格框纖維束本身及其交織點僅靠PVC包覆，纖維間并無結合(如圖三所示)，故接點強度(Junction Strength)很差。而且使用如PVC、瀝青等含浸劑，易造成環境污染、加工設備清洗不易等問題。
目前于北美地區至少有8種以上已商業化的地工格框產品，其制作方式與功能各異，以下僅將一般制程及產品性質介紹如下1.美國專利USP.5199825號揭示，以高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯(PP)為原料，利用射出成型制成薄板，再等距沖孔后予單向或雙向延伸，形成單向或雙向的地工格框。此種格框的缺點在于剛性大，不易彎折，故體積大搬運不易，且價格昂貴。
2.美國專利USP.5091247號揭示，以高強力纖維束為材料，經向以經編方式制造，緯向則以橫穿夾入纖維束所制成的框狀組織，再含浸PVC或其他熱塑性高分子。此種格框的缺點為經/緯向強度差異大，接點強度及界面強度較差。
3.美國專利USP.5045377號揭示，利用纖維復合材料觀念，經向以纖維束含浸樹脂(熱固或熱塑性)所制成的預浸帶(prepreg tape)間隔排列，再饋入擠出機中，緯向利用上、下兩個模頭間斷式合模壓料，即形成纖維強化復合材料格框。此種產品亦存在剛性大，不易彎折、體積大、搬運不易等缺點。
為解決上述接點強度差及環境污染等問題，本案發明人提出一種不需使用含浸劑，而以低熔點纖維取代含浸劑，進而達到提高接點強度的功效的軟式地工格框的新穎制法。
本發明的地工格框，是利用高低熔點纖維復合紗直接編織成框狀物，再予以熱熔粘合固化完成，具有制程簡單化、接點及界面性質良好、彎折性適中等優點，可改善上述三種產品之缺點，并保有高強度低伸度的特性。
本發明涉及一種制造軟式地工格框的方法，其特征在于利用雙成份纖維的觀念，將兩種不同熔點的纖維，經并絲成為纖維束后，此纖維束再經過整經后再以刀臂機、經編機或絞經機，織造成規則性的方形框狀組織，最后經過成型烘箱熱熔粘合，待冷卻后即成為軟式地工格框。
圖一是一般軟式地工格框制程裝置1.紗架2.高強力纖維3.并絲4.整經5.編織6.浸漬槽(PVC或瀝青)7.壓吸羅拉8.烘干裝置9.卷取圖二是本發明的熱熔式地工格框制程裝置
1.紗架 2.高強力纖維3.低熔點纖維4.并絲5.整經 6.編織7.烘干裝置 8.卷取圖三是一般高強力PET含浸PVC的地工格框橫斷面四是本發明的熱熔式地工格框高強力PET與PE混合的橫斷面圖。
本發明中所使用的高低熔點纖維，可以為高熔點的長纖與低熔點的長纖復合，亦可以使用雙成份的復合纖維(如Sheath-core type或sideby side type)，此雙成分復合纖維也具有兩種熔點，其高熔點纖維部份需兼具高強度、高橫數及低應變率等特性，以作為格框結構的強化材料(Reinforcement)。高熔點纖維所使用的材質可以為聚酯(包括聚對苯二甲酸二乙酯及聚對苯二甲酸二丁酯)、聚酰胺(包括Nylon 6及Nylon66)、玻璃纖維、碳素纖維等；而低熔點纖維主要功用為基材(Matrix)或結合劑(Binder)，其強度要求為其次，所使用的材質可以為聚乙烯、聚丙烯、共聚酯(co-polyester)、聚酰胺(如Nylon)等，高低熔點纖維的選擇，其相對熔點差異范圍大于10℃，較佳為大于20℃。
高低熔點纖維的混合比例為，高熔點(高強力)纖維占50-70％，低熔點纖維占30-50％，將此兩者并絲成為筒紗或直接整經，即可進行制造作業。本發明所使用的紗屬于長纖維紗(filament yarn)，故可適用于各式的織造機器，如刀臂機、經編機、絞經機等，依所需組織編織成框狀物，孔目大小20×20或20×30mm不等，再以高于低熔點成份熔點10-20℃的溫度予以熱熔定型即可。
本發明的加熱粘合式格框與傳統格框的制法的差別主要在于可省略含浸(浸漬)制程，以低熔點纖維于并絲制程中混入高熔點纖維中，取代傳統的浸漬工程，如此即可節省含浸設備、減少場地、設備等費用，并可縮短加工制程，降低工作環境污染等問題，而其他制程如并絲、整經、編織、烘干等均可以現有的制法設備進行，如圖二所示。另外，本發明由于高低溶點纖維可充分混合，熔融固化后纖維間及交織點接著較好(如圖四所示)，敵接點強度及整體強度較高，而所使用的原料均為熱可塑性聚合物，可完全回收再利用無廢棄物污染環境問題，符合環保要求。
本發明利用現有機臺設備即可生產地工格框，一方面可縮短加工制程、提高產量、降低成本、另外地工格框性質亦可獲得改善，并且廢棄物可完全回收，因此本發明兼具多項特點，提升地工格框的加工性及性質。
以下實施例進一步說明本發明，但本發明的范圍不受實施例限制。
實施例高熔點纖維選用高強力聚對苯二甲酸二乙酯絲，細度為1000d/190根，低熔點纖維選用聚乙烯絲192d/32根，將16個高強力聚對苯二甲酸二乙酯管紗與36個聚乙烯管紗合并為一個筒紗，再以合并后的復合筒紗進行整經工程，隨后以絞經方式織造框狀組織，孔目大小為20×20mm，最后再將框狀物經過一道加熱裝置，溫度設定為150℃，熔融時間4分鐘，讓低熔點的聚乙烯熔化粘合高強力聚對苯二甲酸二乙酯絲，待冷卻固化即成為熱粘合式地工格框，制作流程如圖二所示。
權利要求
1.一種地工格框的制造方法，包括將高熔點纖維及低熔點纖維并合成為纖維束后，將纖維束編織成為格框狀織物，此格框狀織物再經加熱，以使其低熔點纖維熔化并與高熔點纖維粘合成為熱粘合式地工格框。
2.如權利要求1的制造方法，其中該高熔點纖維選自聚對苯二甲酸二乙酯、聚對苯二甲酸二丁酯、聚酰胺、玻璃纖維和碳素纖維。
3.如權利要求2的制造方法，其中聚酰胺為尼龍6或尼龍66。
4.如權利要求1的制造方法，其中該低熔點纖維選自共聚酯、聚酰胺、聚乙烯和聚丙烯。
5.如權利要求4的制造方法，其中聚酰胺為尼龍6或尼龍66。
6.如權利要求1的制造方法，其中高熔點纖維及低熔點纖維并合成的纖維束由二種單成份的纖維所構成，且該二種單成份纖維的熔點相差10℃以上。
7.如權利要求6的制造方法，其中該二種單成分的纖維的熔點相差20℃以上。
8.如權利要求1的制造方法，其中高熔點纖維及低熔點纖維并合成的纖維束為復合纖維。
9.如權利要求8的制造方法，其中該復合纖維的復合方式為心鞘型(Sheath and core type)或各半型(side by side type)。
10.如權利要求1的制造方法，其中高熔點纖維及低熔點纖維并合成的纖維束中，高熔點纖維占50-70％，低熔點纖維占30-50％。
全文摘要
本發明涉及一種制造軟式地工格框的方法，其特征在于利用具有高低熔點的雙成分纖維合并成為纖維束之后，經織造形成格框狀組織，再予以加熱粘合成型，即形成熱粘合式地工格框。此種加熱粘合成型方式較傳統的加工制程簡單，省略傳統制程的含浸工程，同時也增加纖維與樹脂間的界面強度，因而增加地工格框的強度。本發明的地工格框制造方法具有易加工性及制程無污染性等優點，可廣泛應用于加勁土壤工程。
文檔編號E02D3/00GK1162672SQ9610612
公開日1997年10月22日 申請日期1996年4月16日 優先權日1996年4月16日
發明者胡衍榮, 黃旭曄, 江天保, 程時杰 申請人:財團法人工業技術研究院