聚酯焊接土工格栅

聚酯焊接土工格栅的定义：是以聚对苯二甲酸乙二酯（PET）俗称聚酯为主要原料，加入适量的助剂。经挤出、拉伸、焊接而成的土工格栅。

聚酯焊接土工格栅分类

聚酯焊接土工格栅分为PET单向焊接土工格栅和PET双向焊接土工格栅两大类产品。产品指标应满足《Q/NTT 04-2017土工合成材料 聚酯（PET）焊接土工格栅》要求。

1、PET单向焊接土工格栅

2、PET双向焊接土工格栅

聚酯焊接土工格栅命名

产品规格命名按《Q/NTT 04-2017土工合成材料 聚酯（PET）焊接土工格栅》进行。

（1）聚酯焊接土工格栅产品按使用受力的方向分两类

PET单向焊接土工格栅，代号为HDG；PET双向焊接土工格栅，代号为HSG。

（2）PET单向焊接土工格栅的规格

HDG80、HDG120、HDG150等。

（3）PET双向焊接土工格栅的规格

HSG30-30、HSG50—50、HSG80—80。

（4）型号命名

示例：拉伸强度为120kN/m的PET单向焊接土工格栅，表示为：HDG120PET。其性能指标为：纵向拉伸强度≥120kN/m、纵向2%伸长率时的拉伸强度≥54kN/m、纵向5%伸长率时的拉伸强度≥97kN/m、焊接点极限剥离强度≥500N/m、标称伸长率≤8%。

纵、横向拉伸强度为50kN/m的PET双向焊接土工格栅，表示为：HSG50—50PET。其性能指标为：纵/横向拉伸强度≥50kN/m、纵/横向2%伸长率时的拉伸强度≥21kN/m、纵/横向5%伸长率时的拉伸强度≥39kN/m、焊接点极限剥离强度≥500N/m、标称伸长率≤8%。

聚酯焊接土工格栅制造

聚酯焊接土工格栅所使用的材料是聚对苯二甲酸乙二酯（PET），为满足产品的工程使用特性，还须添加助剂对聚合物改性。由于聚对苯二甲酸乙二酯具有一定吸水性，高温加工时物料对水比较敏感，含水量过高，聚对苯二甲酸乙二酯发生水解，导致分子量大幅度降低，产品变色、发脆，严重影响产品的质量。因此，挤出加工前材料必须进行干燥处理（140～170℃，真空干燥3～4h），使其含水量控制在50～100mg/kg。随着科学技术不断的发展和进步，对于PET材料的挤出加工又有了新的生产工艺方式。即PET免干燥挤出加工。其生产工艺原理是PET材料不需要进行干燥处理，直接加入挤出机熔融塑化，通过特殊挤出机机筒螺杆和大功率抽真空系统除去PET材料在加工过程中的水分。从而实现PET材料免干燥的生产，降低了生产能耗，提高了产品品质和生产效率。

在聚酯焊接土工格栅生产制造时，先将聚酯材料投入干燥设备进行干燥处理，使其材料的含水量满足生产要求。再将干燥好的聚酯材料与加工助剂按比例混合挤出，在螺杆的挤压下到达成型口模，再经过牵引水箱冷却定型，使处于熔融状态的胚带迅速冷却到固态。冷却定型的胚带经过辊筒和烘箱加热后拉伸、热定型及冷却等工序，收卷成焊接所需的整盘条带。将收卷好的整盘条带按顺序和方向上到焊接生产线的纵横向放卷架，把纵向条带依次穿过焊接设备，横向条带在机械手的拖动下穿过焊接设备后进行焊接，焊接完成在步进机构的拖动下完成牵引，完成一个焊接流程。重复上述焊接流程完成聚酯焊接土工格栅的生产。

1、聚酯焊接土工格栅制造工艺流程

聚酯材料干燥+助剂→按配方混合→熔融塑化→抽真空排气→过滤计量→挤出冷却定型→除水→加热拉伸→压花热定型→冷却除水→记长收卷→检验→半成品

纵向/横向条带→放卷传带→横向自动送带→超声波焊接→步进牵引→记长收卷→检验→成品

2、聚酯焊接土工格栅工艺参数确定

①挤出成型温度。由于聚酯材料挤出加工的温度范围很窄，在挤出机和口模区域内，合理正确地设置加热温度，并根据加工过程中实际情况做出调整。温度过高聚酯材料易发生水解，影响制品的成型加工；温度过低材料塑化不均匀增加机筒和口模阻力，损坏设备造成生产中断。

②挤出速度。正常情况下，其他参数不变，喂料速度和挤出速度增加挤出条带的单位质量随之增加。条带的单位质量随喂料速度和挤出速度的变化大致呈直线增加。

③牵引速度。正常情况下，其他参数不变，牵引速度加快条带的厚度和宽度尺寸会变薄变窄，条带的单位质量变轻。

④挤出抽真空。在正常生产过程中，挤出机抽真空系统的真空度必须达到-0.09MPa以上，并按规定的时间检查清理抽真空管路以防堵塞（一般4h检查清理一次）。若抽真空管路堵塞将严重影响产品质量。

⑤超声波焊接时间。正常情况下，其他参数不变，超声波焊接时间增加聚酯焊接土工格栅产品焊接点焊接的强度也增加，而产品的纵横向拉伸强度将降低。因此在调整超声波焊接时间时必须综合考虑焊接点剥离强度和产品纵横向拉伸强度。

⑥纵横向条带放卷张力。纵横向条带放卷张力控制将影响焊接产品的平整度和焊接点的焊接质量。纵向条带放卷张力必须与步进牵引张力匹配，以控制产品的平整度。横向条带的放卷张力与送料机械手的速度匹配，确保横向条带在焊接时处于张紧状态，焊接质量得以保障。

聚酯焊接土工格栅设计

聚酯焊接土工格栅产品涉及原材料性能、产品力学性能指标和成品规格尺寸的设计。产品设计对原材料的要求进行了规定，生产聚酯焊接土工格栅产品的原材料是聚对苯二甲酸乙二酯，简称聚酯（PET）。聚酯是具有高度对称芳环结构的线性大分子，大分子链上的官能团排列整齐，没有支链，易于取向和结晶，具有较高的强度及良好的拉伸性能。聚酯的结晶速度较慢，只有在80℃以上才能结晶。聚酯树脂为乳白色半透明体或无色透明体，具有优良的耐候性和尺寸稳定性。产品的力学性能指标包括拉伸强度、2%伸长率时的拉伸强度、5%伸长率时的拉伸强度、焊接点极限剥离强度、标称伸长率、宽度和长度。其中拉伸强度、焊接点极限剥离强度、标称伸长率指标是作为生产质量控制的主要指标，2%伸长率时的拉伸强度、5%伸长率时的拉伸强度指标是为使用过程中设计人员进行工程寿命设计时使用。考虑到塑料材料有明显的蠕变性，一般应视工程的特性和使用寿命要求，选择不同伸长率时的拉伸强度作为设计强度。

聚酯焊接土工格栅发展史

聚酯焊接土工格栅最早由德国NAUE公司在20世纪90年代后期研发成功并投入市场。该产品的主要特点是刚性好强度高，变形小长期蠕变性能优良，聚酯为工程塑料，材料本身有着优良的耐候性，不用添加光稳定剂就能达到很好的耐老化效果。聚酯焊接土工格栅产品广泛用于公路、铁路、机场、码头的软基处理和边坡、堤坝、护岸、公路机场路面的加固材料和加筋材料。湖北力特土工材料有限公司根据鄂科技发计（2006）32号附件“2006年湖北省科技攻关计划”要求，于2006年5月自行研发成功用PET聚酯材料生产高强度土工格栅产品。填补了聚酯焊接土工格栅产品在国内的空白。由于国内没有聚酯焊接土工格栅的标准，其他土工格栅标准也不适用于聚酯焊接土工格栅产品。公司与2006年组织人员结合德国NANE公司产品的技术要求及检测方法编写了聚酯焊接土工格栅产品企业标准《Q/NTT 04—2017土工合成材料 聚酯（PET）焊接土工格栅》。同时聚酯焊接土工格栅产品在国内的铁路、公路、水利等领域得到广泛使用。昌九铁路、厦深高铁、深圳地铁、云贵铁路、向家坝水电站等重点工程大量使用了聚酯焊接土工格栅。公司在2016年参与中国铁路总公司企业标准的编写工作，将聚酯焊接土工格栅纳入铁路总公司企业标准中，即：《Q/CR 549.2—2016铁路工程土工合成材料第2部分 土工格栅》。并于2016年9月由中国铁路总公司发布，2017年1月在铁路工程领域实施。湖北力特土工材料有限公司为推动聚酯焊接土工格栅在中国的应用做出了应有的贡献。