压延法土工膜

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压延法土工膜

什么是压延土工膜

压延法土工膜可定义为:将加热塑化的热塑性塑料通过两个以上的相向旋转的辊筒间隙,而使其成为规定尺寸的、并用于土工材料的薄膜(或片材),俗称淋膜。压延法土工膜采用的高聚物材料主要指聚氯乙烯

压延法土工膜的分类:压延法土工膜可分为单层聚氯乙烯土工膜、双层聚氯乙烯复合土工膜及夹网聚氯乙烯复合土工膜。

压延法土工膜制造原理

压延法土工膜的制造原理是:利用高聚物PVC的可塑性,加入增塑剂、稳定剂、填充剂、颜料等助剂,用机械搅拌方法先将其配制成混合均匀的粉料,再对粉料进行加温、加压,在高剪切力下使其混炼、塑化,然后将塑化好的物料进入一组辊筒间隙,形成连续的片状材料,即单层PVC压延土工膜。

单层PVC压延土工膜与单层PVC压延土工膜经热复合机加热压合便制成双层PVC复合土工膜。

单层PVC压延土工膜+布基(加强网)+单层PVC压延土工膜,经热复合机加热压合便制成夹网PVC土工膜。

压延法土工膜生产设备

生产压延法土工膜的主要设备是压延机,压延机主机有三辊、四辊、五辊,甚至六辊之分。考虑到制品的质量要求以及设备投资成本,国内外比较流行并普遍使用的是四辊压延机。根据压延机辊筒的排列方式,四辊压延机可分为Ⅰ形、倒L形、正Z形、斜Z形等。

生产成套压延设备的制造商很多,如:英国ATLAS集团,德国TAGENBERG集团,台湾鑫昌机械工业股份有限公司(GOODHARVERT),辽宁大连橡塑机械厂,江苏常州橡胶塑料机械总厂。

压延法土工膜配方设计

压延法土工膜的配方设计,除应符合《GB/T 17688—1999土工合成材料聚氯乙烯土工膜》要求以外,还必须考虑以下几个方面:

①要使高聚物具有良好的加工性能,即具有足够的热稳定性和较高的流动性。压延工艺流程较长,温度一般在150~180℃,物料长期与炽热的金属面接触,要求热稳定性好。同时,PVC高聚物具有熔体黏度大、流动性差的缺点,这对成型带来困难。

②要有良好的耐老化性,大部分土工膜使用环境比较恶劣,使用期限较长,产品设计应考虑到制品因光、热、氧的作用而老化,或因增塑剂的迁移、挥发而使制品的使用性能下降。

③低温柔软性,使制品在低温(-20℃)状态下仍保持柔性和韧性而不致发脆。

④制品的拉伸强度,土工膜的工程性能要求制品具有较高的抗拉强度。

压延法土工膜原料选择

(1)树脂的选择

高聚物PVC是生产压延法土工膜的主要原料,它决定制品的基本性能。可以选用悬浮法生产的疏松型PVC,它具有塑化性好、吸油量高的特点,聚合度选1000~1300;相对分子质量分布要窄。相对分子质量大,范德华力就大,有利于提高制品的力学性能。选用相对分子质量分布较窄的树脂,能减少制品表面的“鱼眼”和晶点。

(2)增塑剂的选择

增塑剂通常是一种高沸点液体或低熔点固体点酯类化合物。它能对PVC起增塑作用,即能改进聚合物的流动性和柔顺性。经过增塑后的聚合物,其软化温度、玻璃化温度、脆性、硬度、拉伸强度、弹性模量等均将下降,而耐寒性、柔顺性、伸长率等则会提高。

选用增塑剂,既要求它们与PVC的相容性好,挥发度低,化学稳定性高,对光热稳定性好外,还要求无色、无臭、无毒、不燃、吸水量低、耐迁移、耐水抽出性良好、电性能好、手感好以及廉价等。但是,事实上,一种增塑剂不能同时具备以上性能。因此,在设计配方时,应酌情选择,复合使用。即以主增塑剂为主,用辅助增塑剂配合使用。

邻苯二甲酸二辛酯(DOP):具有较好的综合性能,作为主要增塑剂使用。用量30份。

邻苯二甲酸二丁酯(DBP):辅增塑剂,与PVC相容性好,增塑效率最高,能降低增塑剂的使用总量。缺点是挥发性大,耐水抽出性差。用量10份。

癸二酸二辛酯(DOS):耐寒增塑剂,具有优良的低温性能,使制品具有良好的低温伸长率。缺点是与PVC相容性差,使用过量,会影响手感与制品质量。用量8份。

环氧大豆油(ESBO):既是增塑剂,又是稳定剂。它具有优良的耐热、耐光性能,无毒性,使用过量,会渗出。用量2份。

氯化石蜡:辅助增塑剂,具有良好的阻燃性和电绝缘性。货源充足,价格低廉。缺点是与P VC相容性差、耐寒性差、热稳定性差、耐候性差,黏度大、塑化性差。用量过多,制品表面会发生渗油现象,严重影响产品质量。用量8份。

(3)稳定剂的选用

为防止PVC在加工或使用过程中由于受光、热、氧、机械等因素而发生降解或交联,影响制品的加工和使用。使之稳定化而添加的助剂叫稳定剂。选用稳定剂应考虑以下指标:效果好,挥发性小,相溶性好,加工条件下相对稳定,尽可能无毒或低毒,经济廉价,并要充分利用稳定体系的协同效应和加和效应。

金属皂类稳定剂是目前PVC制品配方中广泛使用的一类热稳定剂,其性能较好,价格低廉。本配方采用硬脂酸铅、硬脂酸钡,并且,钡皂长期稳定性好、无毒,铅皂能抑制初期变色,但有毒。二者都具有润滑性,无须再加润滑剂。用量硬脂酸铅、钡各1.2份。

为减缓土工膜在工程使用中的老化速度,还需在配方中添加抗氧剂和紫外线吸收剂。

(4)填充剂的选用

使用填充剂,主要是为了降低制品成本,同时,能在一定程度上提高制品的强度和降低收缩率。填充剂的种类较多,有机填料有:木粉、纤维等;无机填料有:碳酸钙、硫酸钡、陶土等。产品选用化学法生产的沉淀型轻质碳酸钙,用量30~40份。

(5)PVC/NBR的共混改性

所谓PVC/NBR的共混改性,是指在以PVC为主的高聚物分散体中,加入粉状丁腈胶,使之共同混炼、塑化,形成高分子“合金”。通过共混改性,能提高土工膜的断裂伸长、低温伸长、弹性模量及耐老化性。用量10~15份。

压延法土工膜主要性能

压延法土工膜一般性能,是指《GB/T 17688—1999土工合成材料聚氯乙烯土工膜》规定的技术要求。

压延法土工膜的代号

①单层聚氯乙烯土工膜,代号TGD。

②双层聚氯乙烯复合土工膜,代号TGSF。

③夹网聚氯乙烯复合土工膜,代号TGWF。

压延法土工膜的一般性能

①单层和双层聚氯乙烯土工膜的物理力学性能

序号 项目 指标
1 密度(g/cm) 1.25~1.35
2 拉伸强度 ≥15/13
3 断裂伸长率 ≥220/200
4 撕裂强度 ≥40
5 低温弯折性(-20℃) 无裂纹
6 尺寸变化率 ≤5
7 耐静水压 按表3-2-7、表3-2-8
8 渗透系数 ≤10-11
9 透气系数 按设计或合同规定
10 热老化处理 外观 无气泡、不黏接、无孔
拉伸强度相对变化率(纵横)/% ≤25
断裂伸长率相对变化率(纵/横)/% ≤25
低温弯折性 无裂纹

②单层聚氯乙烯土工膜耐静水压规定值

项目 指标
膜材厚度/mm 0.3 0.5 0.8 1 1.5
耐静水压/MPa≥ 0.5 0.8 0.8 1 1.5

③双层聚氯乙烯复合土工膜耐静水压规定值

项目 指标
膜材厚度/mm 0.6 0.8 1 1.5 2
耐静水压/MPa≥ 0.5 0.8 1 1.5 1.5

④夹网聚氯乙烯复合土工膜的物理力学性能

序号 项目 指标
1 密度(g/cm3) 1.20~1.30
2 断裂强度 0.5~2.0
3 低温弯折性(-20℃) 无裂纹
4 尺寸变化率 ≤5
5 撕裂负荷 ≥80
6 耐静水压/MPa 按表3-2-5
7 CBR顶破强力 按设计或合同规定
8 渗透系数 ≤10-11
9 透气系数 按设计或合同规定
10 热老化处理 外观 无气泡、不黏接、无孔
断裂强度相对变化率(纵/横) ≤25
低温弯折性(-20℃) 无裂纹

⑤夹网聚氯乙烯复合土工膜耐静水压规定值

项目 指标
膜材厚度/mm 0.5 0.8 1 1.5 2
耐静水压/MPa≥ 0.5 0.8 1 1.5 1.5

压延法土工膜的发展史

压延土工膜的发展与塑料薄膜发展有关。

1892年,英国化学家发明了铜氨纤维素膜。

1909年,醋酸纤维素膜的出现取代了原来硝酸纤维素膜的地位。直至20世纪50年代初,改性纤维素膜一直统治着市场。

20世纪40年代后期,随着挤出、压延等加工方法的出现和发展,聚氯乙烯、聚乙烯聚丙烯、聚酯等大量新品种薄膜相继发展起来,不仅取代了改性纤维素的大部分市场,而且大大扩展了塑料薄膜的应用领域。

20世纪60年代中期,聚氯乙烯压延土工膜首先应用于渠道防渗力面。较早的工程有河南人民胜利渠、陕西人民引渭渠、北京东北旺灌区等。

20世纪80年代中期,我国开始应用较厚的土工膜。1986年河北省在乱木水库使用了0.8mm的聚氯乙烯压延土工膜。

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