土工管袋的制造方法及设备与工艺

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）土工管袋的制造方法土工管袋是指采用高韧聚丙烯纱线织造而成的管袋机织布，经裁剪、缝纫而成的管状袋体，其具有高抗拉强度、高抗酸碱腐蚀性、高抗风浪和紫外线等优点。土工管袋布的制造工序有整经和织机织造。（二）土工管袋的制造设备及工艺土工管袋制造工序分拉丝工序、织造工序和缝纫工序。

（一）土工管袋的制造方法

土工管袋是指采用高韧聚丙烯纱线织造而成的管袋机织布，经裁剪、缝纫而成的管状袋体，其具有高抗拉强度、高抗酸碱腐蚀性、高抗风浪和紫外线等优点。土工管袋制造方法包括三个环节，扁丝和裂膜丝的制作方法、土工管袋布的制织方法和土工管袋裁剪缝纫的方法。

①扁丝和裂膜丝的基本制造方法。扁丝和裂膜丝的制作方法过程主要由切片熔融、薄膜挤出、拉伸和热定型、裂化和冷却、卷装成型。

②土工管袋布的制造方法。土工管袋布的制造工序有整经和织机织造。

③土工管袋裁剪、缝纫工序就是按照工程设计要求将土工管袋布裁剪缝纫成管状袋体。

（二）土工管袋的制造设备及工艺

土工管袋制造工序分拉丝工序、织造工序和缝纫工序。

1.土工管袋拉丝设备及工艺

土工管袋制造中拉丝工序设备主要有供料部分、挤出部分、冷却部分、拉伸部分和卷绕成型部分。聚丙烯原料被烘干后加入料斗，原料进入料筒的螺杆槽中，由螺杆的不断旋转，从螺纹方向挤压推向机头。聚丙烯原料被螺杆挤出机挤出时，黏流态膜片进入水箱进行冷却定型，通过切刀划切成一定宽度的薄膜，经过烘箱热处理，在拉伸牵引力的作用下，聚丙烯分子链发生取向拉伸，达到工艺设计的线密度、强度和伸长率，最后卷绕在纱管上。

聚丙烯单丝拉丝工艺步骤：工艺原理将配制好的物料干燥后加入挤出机料斗内，随着螺杆的旋转物料被强制推向机头。由于螺槽容积不断减少，物料在前进过程中被不断压实、排出气体，同时被挤压、剪切，升高温度以及吸收加热器热源使物料温度逐渐升高，历经三态转变：逐步从玻璃态变为高弹态，最后成黏流态，达到完全塑化，从喷丝板喷丝孔中挤出。进入冷却水箱冷却定型，水温控制在30～40℃，喷丝板距离水面高度30～50mm。坯丝从喷丝板出来分成3部分，每根丝都经过固定的分丝槽，相邻之间无交错、搭接，坯丝经过真空脱水装置去除表面水分，防止进入烘箱内由于局部过热引起断丝。由于牵伸装置线速度数倍于牵引装置，坯丝经烘箱时，被拉伸取向，使原杂乱无章的高分子链定向有序排列，从而增强相对拉断力。再经3组罗拉加热定型，消除内应力，最后卷绕成型。生产流程如图10-3-1所示。

图10-3-1 聚丙烯单丝生产流程图

聚丙烯裂膜丝拉丝工艺步骤：工艺原理将配制好的物料干燥后加入挤出机料斗内，随着螺杆的旋转物料被强制推向机头。由于螺槽容积不断减少，物料在前进过程中被不断压实、排出气体，同时被挤压、剪切，升高温度以及吸收加热器热源使物料温度逐渐升高，历经三态转变：逐步从玻璃态变为高弹态，最后成黏流态，达到完全塑化，从T形模唇中挤出薄膜。薄膜从T形模唇出来，进入冷却水箱冷却定型，水温控制在30～40℃，T形模唇距离水面高度30～50mm。薄膜经过真空脱水装置去除表面水分，经过切割装置变成一定宽度的坯丝，坯丝经烘箱时，坯丝一边被加热，一边被拉伸取向，使原杂乱无章的高分子链定向有序排列，从而增强相对拉断力，再经2组热罗拉、常温罗拉定型，消除内应力，最后卷绕成型。生产流程如图10-3-2所示。

聚丙烯裂膜丝工艺参数如表10-3-1所示。

图10-3-2 聚丙烯裂膜丝生产流程图

表10-3-1 工艺参数

2.土工管袋布织造设备及工艺

（1）土工管袋布织造设备

土工管袋布织造主要用片梭织机，两侧的纬纱通过钩针钩入织口中形成折入布边。按投梭方向分为单侧投梭引纬和双侧投梭引纬；单侧投梭的片梭是从一侧投向另一侧，进入对侧的片梭必须依靠输送片梭装置将片梭送回，以便再次投梭。采用此种方式一般同时配备多把片梭，一把片梭投射，其余片梭做引纬准备。

片梭织机的织造设备结构有开口机构、引纬机构、打纬机构、送经机构和卷取机构五大运动机构组成，各机构遵循规定的时间序列，相互协调，完成经、纬纱交织和织物成形。

1）开口机构

织机的开口机构作用是按照织物组织要求的规律，将整幅经纱分成上下两层，形成一个供引纬器通过的空间通道——梭口，以便引纬，与经纱交织构成织物。开口机构组成：提综装置、回综装置和综框升降次序的控制。

开口机构包括凸轮开口机构、连杆开口、多臂开口机构和提花开口机构。土工管袋布采用片梭织机P7300HP系列，电子多臂开口机构。电子多臂机由计算机控制器控制，是一种新型电子花纹控制装置。根据内存中的花纹数据按序输出控制字，通过电磁铁驱动多臂机的动作，实现对花纹的控制。

2）引纬机构

片梭引纬是以片状梭子作为引纬器，将纬纱引过梭口的方式。片梭引纬机主要有片梭、扭轴投梭机构和制梭装置组成。片梭引纬时，进行引纬的片梭在投梭侧夹持纬纱后，由扭轴投梭机构投梭，片梭高速通过分布于筘座上的导梭齿所形成的通道，将纬纱引入织口，片梭在对侧被制梭装置制停，释放纬纱，然后移动到梭口外的片梭输送链上，返回到投梭侧，等待进入投梭位置。

片梭作为载纬器（图10-3-3），是用内部的梭夹壳口夹住纬纱纱端而将纬纱引入梭口的，只起到引纬器的作用，体积小、质量轻。片梭由梭壳1和梭夹2经铆钉3铆合制成的。钳口5起夹持纬纱的作用，张钳器插入圆孔4位置时，钳口张开，纬纱落入钳口，张钳器拔出后，钳口夹紧纬纱。

图10-3-3 片梭结构图^[57、58]

1—梭壳 2—梭夹 3—铆钉 4—圆孔 5—钳口

片梭引纬过程分以下阶段，如图10-3-4所示。

图10-3-4 片梭引纬过程^[57、58]

1—筒子 2—纬纱 3—导纱眼 4—制动器 5—张力补偿器 6—导纱孔 7—递纬器 8—片梭 9—钳纱器 10—定中心器 11—剪刀 12—制梭器

①片梭8从输送链向引纬位置运动，递纬器7停留在左方极限位置，张力补偿器5处于最高位置，制动器4压紧纬纱2。

②片梭钳口打开，向夹有纬纱的递纬器靠近，补偿器与制动器同阶段①位置。

③递纬器打开，片梭钳口闭合并夹持递纬器上的纬纱，准备引纬。制动器开始上升、释放纬纱，补偿器开始下降。

④击梭动作发生，梭子带着纬纱飞跃梭口。击梭时，制动器上升到最高位置，补偿器下降。递纬器开放，并停留在最左方极限位置。

⑤进入右侧制梭箱的梭子被制梭器12制动，然后回退一段距离，以保证右侧布边外端的纱纬长度控制在15～20mm。补偿器上抬，使得因片梭退回而松弛的纬纱张紧。制动器压紧纬纱，并精确地控制着纬纱张力（该张力额定调节），这时，递纬器向左侧布边移动。

⑥递纬器准备夹纱，定中心器10将纬纱移到中心位置。同时，两侧织边装置的钳纱器9钳住纬纱，制动器和补偿器停留在阶段⑤位置。

⑦递纬器夹持纬纱，张开的剪刀11上升，准备剪切纬纱，制动器和补偿器位置不变。

⑧左侧剪刀剪断纬纱，右侧片梭钳口开放，释放纬纱。片梭被推出制梭箱，进入输送链，再回输送链送回击梭侧。

⑨递纬器向左方极限位置移动，制动器压紧纬纱，补偿器上抬，拉紧因递纬器左移而松弛的纱线。梭口中的纬纱两端由钳纱器握持着，被钢筘推向织口。

⑩递纬器夹持着纬纱退回到左侧极限位置，制动器压紧纬纱，补偿器上升到最高位置时，两侧由钳纱器夹持的纬纱头端被钩针购入新形成的织口中，形成织入边。

3）打纬机构

打纬机构的作用是将引入梭口内的纬纱打向织口，与经纱交织，形成织物。片梭织机的打纬机构的运动是由打纬共轭凸轮传动筘座来完成的。筘座的作用是打纬和提供片梭从引纬箱飞向接纬箱的梭道。

片梭织机的共轭凸轮打纬机构如图10-3-5所示。片梭织机引纬期间，其筘座静止不动，静止角为220°～255°，其余是打纬机构的运动角。共轭凸轮打纬机构的优点是运动规律可以根据织造工艺需要设计，在后心可以有较长的绝对静止时间，引纬时间更加充分；打纬时可以得到较高的加速度，打纬力较大。

图10-3-5 共轭凸轮打纬机构^[57，58]

1—主轴 2—主凸轮 3，8—转子 4—筘座脚 5—摇轴 6—筘座 7—钢筘 9—副凸轮

4）送经机构

送经机构是将经纱从织轴上均匀送出，保证交织需要，且使经纱保证稳定的上机张力。片梭织机送经机构采用电子控制送经装置，机构简单、经纱调节准确、适应高速运转。

5）卷取机构

卷取机构是将交织形成的织口引离织口，卷绕到卷布辊上保证织造正常进行。

6）辅助机构

辅助装置主要包括储纬装置、布边装置、经纱自停装置和纬纱自停装置等。

储纬装置用于从纱筒上稳定退绕并储存纬纱。引纬时，从储纬装置上退解引入梭口的纬纱获得均匀的张力，有利于改善引纬条件和提高织物质量。

布边装置，布边是土工管袋布的重要部分，布边不仅能防止边部经纱的脱落、稳定织物组织结构还能防止边部撕扯断裂。管袋布采用折入边，是将引入梭口的纬纱两端纱纬钩入下一纬的梭口中，并被一起打向织口，形成的一种整齐的光边。

经纱自停装置是当织造时织机上经纱断头或经纱过分松弛时，经纱断头自停装置作用，织机自动关车。纬纱自停装置是在引纬不正常时发动自动关车，并且通过指示灯发生纬纱断头的信号。织造管袋布时经纱自停装置和纬纱自停装置都采用光电式装置。

（2）土工管袋布片梭织机织造工艺

1）土工管袋布织造工艺流程图

经纱织造路线：经轴送经→后梁→停经片→综框→钢筘→织口→胸梁→卷布辊。

纬纱织造路线：纬纱纱筒→导丝孔→储纬器→纬纱张力杆→夹纬器→片梭引纬→织口→胸梁→卷布辊。

2）管袋布织造工艺参数确定

在管袋布设计中，幅宽和总经根数、筘号、筘幅之间的计算关系如下：

3.土工管袋制造工艺

土工管袋制作要符合项目施工要求，结合施工现场条件加工制成。根据测绘施工现场的深度、坡度及充填料的性能和填充设备状态，选择复合条件的土工管袋布，按照场地尺寸裁剪土工管袋布并缝纫成筒状管袋。土工管袋主要有多片管袋布拼接缝纫成筒状的管袋主体B、若干个注浆袖A和织带环C组成。多片管袋布和管袋主体B底部采用平缝方式D缝制。注浆袖A布置按照施工条件需求设计，且注浆袖A同时缝制织带环C便于穿引绑扎绳，填充时使注浆袖与泵管封扎牢固，填充完毕后撤出泵管立即封扎，防止浆液流出。管袋主体B上的织带环C用于土工管袋铺设是固定安装。土工管袋结构如图10-3-6所示。

图10-3-6 管袋结构图

A—注浆袖 B—管袋主体 C—织带环 D—平缝方式

土工管袋的制造方法及设备与工艺

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