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紡織科技—片梭織機(jī)生產(chǎn)機(jī)織土工布的工藝研究
發(fā)布時間：2012-10-20
1 前言
土工布是應(yīng)用于土木工程中的紡織品。狹義的土工布是土木工程中與土木技術(shù)材料一起使用的可滲透的紡織品。而不可滲透的紡織品則稱為土工膜，土工膜一般由紡織物涂上瀝青或其它涂層得到。廣義上的土工布包括土木工程中可滲透的土工布和不可滲透的土工膜。美國材料試驗(yàn)學(xué)會(ASTM)給土工布下的定義是“一切和地基、土壤、巖石、泥土或任何其它土建材料一起使用，并作為人造工程、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的組成部分的紡織物，叫做土工布。”土工布是繼鋼材、水泥、木材之后的第四種應(yīng)用于巖土工程中的一種新型建筑材料，在鐵路、公路、水利、電力、冶金、礦山、建筑、軍工、海港、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中推廣應(yīng)用，具有排水、過濾、隔離、加固、保護(hù)、防滲、防漏等作用。
隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)高峰的到來，土工布正面臨著前所未有的機(jī)遇，包括對大江大河的長期治理改造、農(nóng)田水利建設(shè)、公路建設(shè)、鐵路建設(shè)、機(jī)場和港口建設(shè)，所有這些都為土工布的發(fā)展提供了無限商機(jī)。但各項(xiàng)工程對土工布的幅寬、各項(xiàng)物理等指標(biāo)要求較高，由于國產(chǎn)有梭織機(jī)性能不夠穩(wěn)定，幅寬小滿足不了工程建設(shè)的需要，所以，生產(chǎn)有一定的難度。而片梭織機(jī)具有較大的幅寬，能夠適用各種規(guī)格紗線制造需要，滿足工程的要求，而且車速快，能夠提高產(chǎn)品產(chǎn)量，制造成本較低。加之片梭織機(jī)棕框運(yùn)行平穩(wěn)，紗線張力均勻，設(shè)備維修、操作簡單。這樣織物能達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，保證了土工布的質(zhì)量。
2 機(jī)織土工布的性能
土工布有很多種，按生產(chǎn)方法分可分為針織土工布、非織造土工布和機(jī)織土工布等幾種。而其中的機(jī)織土工布是由兩組長絲或扁條穿梭織成的織物，品種有單層機(jī)織土工布（也稱土工反濾布）、雙層土工布（也稱土工模袋布）及機(jī)織防滲布。我國機(jī)織土工布比非織造土工布發(fā)展要遲十多年，目前的生產(chǎn)技術(shù)還處于初級階段。機(jī)織土工布的原料主要是以聚丙烯扁絲織布為主，尼龍絲高強(qiáng)機(jī)織物為輔，幅寬多在3800mm以上，規(guī)格多為120-150g/m2的織物，工程要求高的一般可選用200-500g/m2的織物。
（1）單層機(jī)織土工布 單層機(jī)織土工布也稱土工反濾布，與一般機(jī)織物的結(jié)構(gòu)相同，土工反濾布多數(shù)采用平紋組織，按照應(yīng)用工程要求設(shè)計(jì)原料、紗支、密度等參數(shù)。產(chǎn)品要保證經(jīng)緯向強(qiáng)力和水的可透性。生產(chǎn)工藝從聚合體切片粒子→長絲（或扁條）經(jīng)紗→粒子儲存→紡絲（或成膜）→整經(jīng)織造→檢驗(yàn)整理，最后為土工布成品。
（2）雙層機(jī)織土工布 雙層機(jī)織土工布也稱土工模袋布，土工模袋是雙層織物，四層組織，其中第二第三用合股長絲或是粗繩作為厚度控制的加固筋。模袋厚度可厚可薄，成形可大可小，形狀有正方形、矩形或者其它幾何形狀。土工模袋織物柔軟，其中利用高壓泵充灌流動性混凝土或水泥砂漿，凝固后形成高強(qiáng)度剛性硬結(jié)板塊，可適應(yīng)任何復(fù)雜的坡形、地形的變化和土質(zhì)條件，用于大面積護(hù)坡或作土面襯及水下護(hù)底，它能夠起到模板的作用。機(jī)織土工模袋的性能主要表現(xiàn)在：①強(qiáng)度高，抗凍性強(qiáng)（可耐-40℃低溫），可按工程要求預(yù)制成不同大小、不同厚度的各種幾何形狀；②澆灌時柔性大，彈性好，可保證成型后的塊體緊貼地面，尤其適應(yīng)于復(fù)雜起伏地形；③可以水下施工，無需圍堰或斷流；④施工可機(jī)械化，進(jìn)度快，質(zhì)量有保證；⑤機(jī)織土工模袋還有抗老化、抗腐蝕、抗微生物、耐頂破、耐刺破、耐磨性好和安全系數(shù)可靠等性能。是防洪、搶險(xiǎn)的新穎紡織土工材料。
（3）機(jī)織防滲布 機(jī)織防滲布有二布一膜和一布一膜兩種，涂層PVC厚0.33mm左右，具有抗?jié)B強(qiáng)度高、耐頂破、耐刺破的特性，是水庫、高壩、隧道、建筑等工程的特殊防滲材料。
3 機(jī)織土工布的特點(diǎn)
機(jī)織土工布在加固、增強(qiáng)、防沖蝕等高強(qiáng)度用途上具有優(yōu)勢。主要用于公路、鐵路病害地段的治理、土質(zhì)松軟地段的改善和河堤、水壩、海港等處的護(hù)坡加固以及機(jī)場跑道、人工島的構(gòu)筑等等，其應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。產(chǎn)品有如下特點(diǎn)。
（1）機(jī)織土工布的拉伸強(qiáng)度和模量較大，斷裂伸長較小，它具有較好的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。
（2）機(jī)織土工布中經(jīng)、緯紗相互擠壓，阻止了織物受外力作用時的變形，所以機(jī)織土工布的結(jié)構(gòu)一般都比較穩(wěn)定。
（3）機(jī)織土工布孔隙尺寸較大，由經(jīng)緯交織形成的篩網(wǎng)，其最小間隙在0.05mm。由于孔眼大，若作過濾用，則小的砂粒易流失，經(jīng)長期過濾后，網(wǎng)眼易堵塞。
（4）機(jī)織土工布頂破強(qiáng)度低，斷裂功小。
（5）機(jī)織土工布生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)量低，成本高。
4 片梭織機(jī)的發(fā)展及特點(diǎn)
片梭織機(jī)是用一個薄片狀梭子而實(shí)現(xiàn)引緯的，所以原則上說它還是屬于有梭織機(jī)，只是和傳統(tǒng)的有梭織機(jī)相比，梭子尺寸大大縮小了而已。片梭織機(jī)和傳統(tǒng)有梭織機(jī)的區(qū)別主要是在投梭原理和打緯機(jī)構(gòu)上。片梭織機(jī)不象傳統(tǒng)有梭織機(jī)那樣是利用凸輪投梭，而是利用扭力軸積蓄的能量把極小的鋼質(zhì)載緯器（一般稱為片梭）打向?qū)?cè)，使之穿過梭口引入緯紗，并在布邊處逐根剪斷，將緯紗紗頭折入下一個梭口形成堅(jiān)牢的布邊。片梭從織機(jī)左側(cè)的啟動梭箱投向右側(cè)的承梭箱，然后從經(jīng)紗的下邊用輸送鏈把片梭送回左側(cè)啟動梭箱，所以片梭織機(jī)上實(shí)際引緯的片梭只是一只，但卻有許多片梭等距離的分布在輸送鏈上，并緩緩地向左側(cè)的啟動梭箱運(yùn)行以待用。左側(cè)的啟動梭箱和右側(cè)的承梭箱都固裝在機(jī)架上，為了使梭子準(zhǔn)確地進(jìn)入梭口和承梭箱，在片梭的引緯過程中，筘座應(yīng)靜止不動，這樣的要求非四連桿打緯機(jī)構(gòu)所能滿足，因此采用共軛凸輸打緯機(jī)構(gòu)。
片梭織機(jī)是世界上最早研制成功并且技術(shù)比較成熟的一種新型織機(jī)。1953年首先由瑞士蘇爾壽.魯?shù)伲⊿ULZER RUTI）公司投入工業(yè)化生產(chǎn)。我國首先使用片梭織機(jī)是由北京第二毛紡織廠在1980年從瑞士蘇爾壽.魯?shù)俟疽M(jìn)的二手設(shè)備PU型（幅寬2160mm）。在80年代到90年代近二十年間，片梭織機(jī)的使用在我國得到了較快的發(fā)展（以引進(jìn)瑞士蘇爾壽魯?shù)俟驹O(shè)備為主），到目前為止，全國已有215家左右的紡織廠使用片梭織機(jī)近7000臺左右，大概占全國新型織機(jī)總量的1/8以上。片梭織機(jī)已擴(kuò)展到全國棉、毛、絲、麻。毛巾復(fù)制、塑料、建筑、篩網(wǎng)、土工布及工業(yè)用布等各個行業(yè)領(lǐng)域。片梭織機(jī)和其它各種織機(jī)相比具有一定的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
（1）片梭織機(jī)適于寬幅低速高引緯
特闊幅片梭織機(jī)在工藝，設(shè)備性能上較之噴氣、劍桿織機(jī)有較大優(yōu)勢。因此，片梭織機(jī)筘幅在3300mm以上機(jī)型應(yīng)充分發(fā)揮其特闊幅優(yōu)勢，生產(chǎn)獨(dú)特特闊幅產(chǎn)品，這樣才能提高產(chǎn)品的競爭力和經(jīng)濟(jì)效益。由于片梭織機(jī)的低轉(zhuǎn)速，機(jī)器整體磨損相對減小，設(shè)備使用壽命長，剩余價(jià)值高。片梭織機(jī)的引緯率可高達(dá)1100m/min（新近瑞士蘇爾壽.魯?shù)俟旧a(chǎn)的P7200型，引緯率可達(dá)1200m/min），這樣大大提高了片梭織機(jī)的產(chǎn)量。
（2）片梭織機(jī)對產(chǎn)品有廣泛的適應(yīng)性
片梭織機(jī)的品種適應(yīng)性較廣，它不僅適合于棉、毛、絲、麻等各紡織領(lǐng)域，而且適用于各種織物組織結(jié)構(gòu)，諸如平紋、斜紋、緞紋織物還能織造各種變化組織，如蒸呢布的緯二重織物，高級單面花呢的經(jīng)雙層組織女士呢的縐組織等。它也適用于任何支數(shù)和經(jīng)緯密度的織物；它還能織造環(huán)錠紗、自捻紗等條染、匹染、筒子染色紗線；又能織造空氣變形紗，花式合股紗，結(jié)子紗等有梭織機(jī)織造較困難的紗線。
（3）片梭織機(jī)對緯紗張力可進(jìn)行調(diào)控
片梭織機(jī)采用緯紗制動器（壓紗器），可對引緯時期的緯紗張力進(jìn)行調(diào)控，保證了引緯的可靠性。而噴氣織機(jī)在引緯時必須對緯紗的制動解除，引緯時的緯紗張力很低，可控性較差。其次，在片梭織機(jī)上，還有一個精確調(diào)節(jié)緯紗張力的過程，當(dāng)緯紗引入梭口之后，綜平之前這段時間內(nèi)，在制梭側(cè)的片梭向布邊處發(fā)生少量回退，使梭口中緯紗張力松弛，同時依靠引緯側(cè)的張力平衡桿將梭口中松弛的緯紗拉緊到一定程度，每次引緯后，都對梭口中緯紗張力進(jìn)行精確的調(diào)節(jié)一次，確保織物布面質(zhì)量，避免緊緯和松緯造成的疵點(diǎn)。所以，片梭織機(jī)相對緯紗張力的可控性最佳，屬于精確控制。
（4）片梭織機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理 片梭織機(jī)突破了有梭織機(jī)的局限性，在引緯方式上進(jìn)行了改造，采用四色選色機(jī)構(gòu)取代了復(fù)雜的梭箱運(yùn)動，使車速和幅寬有了大幅度提高，在不降低車速的情況下織造出多種緯紗的織物并且質(zhì)量明顯優(yōu)于有梭織機(jī)也消除了有梭織機(jī)經(jīng)常發(fā)生的錯花型，夾梭、飛梭等隱患。另外，片梭織機(jī)在結(jié)構(gòu)上采取了一些特殊措施為高速創(chuàng)造了條件，如開口機(jī)構(gòu)用回轉(zhuǎn)式積極開口多臂機(jī)；用片梭代替木梭引緯；用共軛凸輪代替曲拐牽手打緯；合成塑料沖孔紋板代替紋鏈；設(shè)備上還備有比較完善的護(hù)經(jīng)和信號系統(tǒng)等。
（5）片梭織機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)確，經(jīng)久耐用，下機(jī)質(zhì)量好 由于片梭織機(jī)大量采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，加工精密，后處理適當(dāng)，所以易損件少，壞車率低，這樣大大減少了備用零件的儲備和保全保養(yǎng)人員的負(fù)擔(dān)。
片梭織機(jī)下機(jī)坯布質(zhì)量明顯好于有梭織機(jī)，減少了坯布的疵點(diǎn)類型，如夾梭擋、緯印、雙緯等，坯布擋子和油污都有很大程度的降低。
（6）片梭織機(jī)擋車工勞動強(qiáng)度低，噪音小 由于緯紗采用大卷裝，每班只需換一次筒子，減少了換梭的繁重勞動，各種停臺指示燈齊全，便于指示修機(jī)修車和擋車工操作。該機(jī)還有先進(jìn)的落布裝置，到碼時擋車工一人就可將布軸落下，方便又省力,這樣片梭織機(jī)大大降低了擋車工的勞動強(qiáng)度。 片梭織機(jī)開車噪音在85dB左右, 比有梭織機(jī)的100-105dB低的多。但片梭織機(jī)也有設(shè)備價(jià)格高，生產(chǎn)加工淺色織物，特別是白色織物不理想等缺點(diǎn)。
5 片梭織機(jī)生產(chǎn)土工布的工藝研究
片梭織機(jī)在生產(chǎn)土工布時，為了使織造工序順利進(jìn)行，提高坯布質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)品種的要求，制定合理的上機(jī)工藝參數(shù)。 片梭織機(jī)的工藝參數(shù)主要包括經(jīng)位置線、梭口高度、綜平時間和上機(jī)張力及引緯工藝等。
5.1 經(jīng)位置線的調(diào)節(jié)
片梭織機(jī)經(jīng)位置線的調(diào)節(jié)是工藝調(diào)節(jié)中重要的內(nèi)容。它是指從胸梁經(jīng)過筘、綜、停經(jīng)片到后梁為止的一段經(jīng)紗所處的位置線。在調(diào)節(jié)時可改變織機(jī)上后梁，停經(jīng)架的高低、前后位置和托布架的高低位置。后梁位置和托布架高一般隨品種、紗支和織物組織結(jié)構(gòu)等因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。生產(chǎn)土工布時，可將托布架高度調(diào)至51-52mm，后梁刻度調(diào)至0-+20。
5.2 梭口高度的調(diào)節(jié)
梭口高度的調(diào)節(jié)應(yīng)遵循兩個基本原則，一必須使上下層經(jīng)紗相對于梭導(dǎo)片有合理的位置，二必須使緯紗能順利地從梭導(dǎo)片孔腔內(nèi)滑出來。片梭織機(jī)的梭口高度在一般在130mm左右，生產(chǎn)中主要應(yīng)考慮所加工的品種,一般紗支高，紗疵少, 條干光潔,應(yīng)適當(dāng)選小一些；而對于紗支低，紗疵較多, 紗條干發(fā)毛，相互連接機(jī)會多的梭口高度應(yīng)適當(dāng)選大一些。若梭口高度選擇不當(dāng)會造成經(jīng)紗斷頭。
5.3 綜平時間的調(diào)節(jié)
由于生產(chǎn)中綜框高度略有差異，其梭口并不處在同一平面上，梭口高度略有差異，表現(xiàn)為上下經(jīng)紗略有開口不清晰，因此，必須選用合適的綜平時間。對于大多數(shù)織物綜平時間基本定位在6-8°的范圍(投梭時間120°)，如果綜平時間過早，會影響片梭的引緯效果，容易造成接梭側(cè)布邊出現(xiàn)萎縮疵點(diǎn)；如果綜平時間過遲，容易造成經(jīng)向斷頭，特別是投梭側(cè)布邊處, 經(jīng)紗斷頭較多。
5.4 上機(jī)張力的調(diào)節(jié)及引緯工藝的調(diào)節(jié)
由于大多數(shù)片梭織機(jī)是自動送經(jīng)，其張力調(diào)節(jié)比較簡單，只需針對不同的品種，扭力棒扭力作適當(dāng)調(diào)整，生產(chǎn)土工布時一般采用大張力，扭力調(diào)整為2.5-3°。
引緯工藝的調(diào)節(jié)，就是調(diào)節(jié)好梭口緯紗的張力，其原則就是使緯紗既平直無松弛，又要有一定彈性而不至于斷緯,達(dá)到順利織入的目的。
6 結(jié)束語
我國的土工布以其安全性、可靠性、耐久性為生產(chǎn)目標(biāo)，從原料的檢測到工藝流程的設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)備改造等方面都取得了顯著的成效。國內(nèi)生產(chǎn)的土工布已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)田、水利、鐵路、公路、環(huán)保等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，我國現(xiàn)有的土工布生產(chǎn)能力已經(jīng)完全能夠滿足國內(nèi)土工布的需要。但是許多工程仍需要大量進(jìn)口土工布，造成的主要原因是機(jī)械設(shè)備落后，以前，國內(nèi)生產(chǎn)機(jī)織土工布所采用的織機(jī)多數(shù)是利用經(jīng)改造的寬幅棉織機(jī)或毛織機(jī)來織造，生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量、性能等方面與國外有較大差距。而片梭織機(jī)作為一種新型織機(jī)，以其合理的經(jīng)濟(jì)性，高技術(shù)性及科學(xué)的環(huán)保性,倍受紡織行業(yè)的青睞。它得到了越來越廣泛的應(yīng)用，是一種比較理想的織機(jī)。用它生產(chǎn)加工機(jī)織土工布，其產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，將會有很大的改變。