聚丙烯针刺土工布

聚丙烯纺粘针刺土工布是以聚丙烯切片为主要原料经过经纺丝、铺网，针刺加固，而制成的织物（布）。它是长丝纺黏针刺土工布的主要分类产品之一，执行的国家标准为《GB/T 17639—2008土工合成材料长丝纺黏针刺非织造土工布》。

聚丙烯针刺土工布特性

（1）性能

聚丙烯密度为0.91g/cm3，是常见树脂中密度较小的。而聚酯密度为1.38g/cm3。相同单位面积质量的土工布，聚丙烯土工布单位面积内的纤维实际体量更多，相应的机械性能更好，加筋、防护等功能更优。

（2）经济性

国际标准及工程设计均采用标称断裂强度规格，而我国均以土工布单位面积质量为规格。但是，这种局面正在改变。我国2008版长丝纺黏非织造土工布标准GB/T 17639—2008已经将标称断裂强度作为长丝纺黏针刺非织造土工布规格，由单位面积质量改为标称断裂强度，而随着2017年新修订的GB/T 17638短纤针刺土工布标准也统一采用标称断裂强度作为土工布型号的命名方式，代表着我国以土工布单位面积质量为产品规格的方式全面退出历史舞台。这种情况下，聚丙烯纺粘针刺土工布的经济性就得以显现。例如：水利工程常用的20kN/m土工布，可以选用两种土工布：PET 20—4—400和PP 20—4—300。其中20代表标称断裂强力，4代表幅宽，400和300代表单位面积克重。这样一吨聚酯土工布有2500m2，而聚丙烯土工布则有3333m2，比聚酯多833m2，覆盖面积更广。

（3）耐酸碱性

聚丙烯土工布具有耐酸碱性能。无论常温或较高温（70℃、100℃）条件下，其耐碱及各种盐类的性能尤为突出，在室温下它几乎耐所有的无机酸和有机酸，70℃耐10%盐酸、40%硝酸及30%硫酸的性能良好。实际工程中绝大多数情况下都有偏酸碱环境存在。比如：盐渍土壤、火山灰土壤等天然酸性环境；垃圾填埋场、尾矿库等，以及工程材料如水泥、粉煤灰等人为构成的酸碱性。聚丙烯纺粘针刺土工布在这些环境应用具有较高的稳定性。

（4）安全性

聚酯本身无毒，但其分解后产生的对苯二甲酸和乙二醇为具有毒性物质，大量产生对环境污染较大。而聚丙烯其老化产物为烷烃类有机物，对环境影响相对较小。

虽然聚丙烯纺黏针刺与聚酯纺黏针刺土工布生产工艺相似，但是由于原料性能的不同，工艺参数相差很大。比如借鉴聚酯工艺生产聚丙烯纺粘针刺土工布时出现以下两个问题：一是侧吹风冷量不足，冷却不足，纤维在牵伸器入口处有黏结现象，二是气流拉伸工艺不当，产生的聚丙烯长丝强力较低，制备的聚丙烯纺粘针刺土工布强力较低。近两年，我国聚丙烯纺粘针刺土工布生产技术有了一定的进展，但是大多处于实验室研发阶段，还未达到工业化生产。

聚丙烯针刺土工布代号

聚丙烯纺黏针刺非织造土工布代码表示如下：

□ □—□—□

① ② ③ ④

①纤维代码：PP—丙纶

②标称断裂强度（kN/m）；

③幅宽（m）；

④单位面积质量（g/m2）。

示例：聚丙烯纺粘针刺土工布，标称断裂强度20kN/m，幅宽5m，单位面积质量350g/m2，其产品代码为：PP20—5—350。

聚丙烯针刺土工布结构

聚丙烯纺粘针刺土工布的产品结构设计主要有：普通型和复合型。普通型一般为单一原材料，土工布断裂强力随单位面积质量的增加而增加。

按照GB/T 17639—2008国家标准，同样单位面积质量的土工布，由于产品结构不同，所达到的产品性能也不同。例如，同属普通型产品，采用针刺机针刺加固的土工布比采用热轧机热黏合加固的土工布断裂强力高，特别是厚产品更明显。

聚丙烯针刺土工布性能

聚丙烯纺粘针刺土工布一般性能是指《GB/T 17639—2008土工合成材料 长丝纺黏针刺非织造土工布》规定的技术要求。该技术要求分为内在质量和外观质量。内在质量又分为基本项和选择项，基本项技术要求如表所示。选择项包括动态穿孔（mm）、刺破强力（N）、纵横向强力比、平面内水流量（m2/s）、湿筛孔径（mm）、摩擦因数、抗紫外线性能、抗酸碱性能、抗氧化性能、抗磨损性能、蠕变性能、拼接强度等。选择项的标准值由供需合同规定。每一卷土工布上不允许存在重缺陷，轻缺陷每200m2应不超过5个，否则外观质量为不合格。说明：

①规格按断裂强度，实际规格介于表中相邻规格之间，按线性内插法计算相应考核指标，超出表中范围时，考核指标由供需双方协商确定。

②实际断裂强度低于标准强度时，标准强度对应生产率不作复合型判定。

③第8项至第9项标准值按设计或协议。

聚丙烯针刺土工布制造

聚丙烯纺粘针刺土工布的制造方法是由聚丙烯切片经过熔融挤出、冷却牵伸而形成连续长丝，然后经过分丝铺网，最后经针刺机机械加固使纤网变成非织造土工布。

聚丙烯纺粘针刺土工布制造工艺过程由以下工序组成：a.上料以及原辅料混合；b.熔融挤出（纺丝）；c.冷却；d.牵伸；e.摆丝成网；f.针刺加固；g.卷绕成卷。

与聚酯纺黏针刺土工布的制造工艺相比，因聚丙烯切片回潮率趋近于0，在熔融挤出工序之前没有结晶、干燥工序；因聚丙烯原料的特性，其在冷却工序中所需风量要比聚酯纺黏针刺土工布要大得多，而且聚丙烯的碳氢长链结构，通过气流牵伸很难使得聚丙烯纺黏长丝得到足够的牵伸而获得土工布应用所需的强度，因此聚丙烯纺粘针刺土工布的牵伸工序多采用机械牵伸的方式。

聚丙烯针刺土工布现状

目前，在欧美等发达国家，土工布原料基本上为聚丙烯纤维，其中，聚丙烯纺粘针刺土工布作为土工布行业的重要组成部分，已占土工布行业产量的30%～40%，有的国家达到50%。显然，这与我国聚丙烯材质土工布使用比例截然不同，我国土工布用原料使用量最多的为聚酯纤维。特别是就纺黏针刺土工布而言，由于技术等方面的原因，在2016年前，只有聚酯纺黏针刺土工布一种。经过研究，国外岩土工程多采用聚丙烯土工布原因是产品的性能、经济性、耐久性、安全性等因素。

聚丙烯针刺土工布发展史

1957年，Natta将Ziegler的聚合过程应用到聚丙烯，制造出适合纤维化生产的聚丙烯聚合物。1960—1970年间，因为聚丙烯聚合物质量问题，聚丙烯纺丝应用一度陷入停滞，随着技术的发展，直到20世纪80年代，聚丙烯开始作为继聚酰胺、聚酯和聚丙烯腈之后的第四种高性能材料在纺织上得到广泛应用。20世纪80年代，Polyfelt公司和Dupont公司开始将聚丙烯纺黏无纺布产业生产并作为一种土工材料应用到美国和欧洲，继而推广到全世界。2016年天鼎丰控股有限公司建成了国内第一条聚丙烯纺粘针刺土工布生产线，突破了国外技术垄断，在中国实现了聚丙烯纺粘针刺土工布的产业化生产。