一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布及其制备方法与流程

1.本发明属于非织造土工布技术领域，更具体地，涉及一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布及其制备方法。


背景技术：

2.近几年机场建设迅速发展，各个机场运输量也迅速增加，飞机载荷越来越大，飞行频率越来越高，水泥混凝土道面长期承受气候冷暖变化、飞机起降荷载冲击磨损、风化以及机场管理部门在冬季对跑道喷洒融雪剂等影响，机场跑道道面普遍存在表面坑洞、边角破损、板块断裂和板底脱空等现象，且跑道板块裂缝增加，甚至裂缝发展引起断板。然而，降低道面使用的舒适性会对飞行安全产生较大影响。
3.现阶段水泥混凝土道面表层修补的方式多种多样，一般根据修补厚度的不同采取不同的修补方法。然而，道面维修需要在不停航的情况下施工、造价高、安全压力大、常规的修补方法需要的时间较长、即使修补后也会在较短时间内再次出现破损，反反复复造成人力、物力的巨大投入。
4.经分析，机场道面出现板底脱空，板块断裂等情况，与基层和隔离层有直接关系。
5.因此，亟待提出一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布及其制备方法，减轻飞机载荷对混凝土路面的损伤，同时施工方便、快捷。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布及其制备方法。本发明方法生产的聚丙烯长丝土工布满足《民用机场水泥混凝土面层施工技术规范》对隔离层土工布的要求，并且工艺流程短，产品能耗低。
7.为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法，该方法包括如下步骤：s1：将聚丙烯树脂进行加热熔融和过滤，并经过喷丝板挤出，得到熔体细流；s2：将所述熔体细流经三级侧吹风冷却、气流牵伸和机械摆丝，得到纤维网并均匀铺设于第一成网帘上；s3：将所述第一成网帘上的纤维网输送至第二成网帘上，进行热风穿透粘结处理；s4：将所述热风穿透粘结处理后的纤维网依次进行热轧成布和冷轧定型，得到所述机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布，并任选地卷绕成型。
8.根据本发明，优选地，所述聚丙烯树脂的熔融指数为12-15g/10min。
9.根据本发明，优选地，利用螺杆挤压机进行加热熔融，所述加热熔融的温度为280-295℃。
10.根据本发明，优选地，利用熔体过滤器进行过滤，过滤掉杂质和胶粒。
11.根据本发明，优选地，所述喷丝板设有多排圆锥形喷丝孔排组和多排双锥形喷丝
孔排组，所述多排圆锥形喷丝孔排组和所述多排双锥形喷丝孔排组间隔设置。
12.根据本发明，优选地，所述多排圆锥形喷丝孔排组为5-7排；每排圆锥形喷丝孔排组设有8-12个圆锥形喷丝孔；相邻两个圆锥形喷丝孔间的间距为6-7mm；每个圆锥形喷丝孔（即挤出端）的孔径为0.6-0.8mm，长径比为（4-5）:1。
13.根据本发明，优选地，所述多排双锥形喷丝孔排组为5-7排；每排双锥形喷丝孔排组设有8-12个双锥形喷丝孔；相邻两个双锥形喷丝孔间的间距为6-7mm；每个双锥形喷丝孔（即挤出端）的孔径为0.6-0.8mm，长径比为（4-5）:1。
14.根据本发明，优选地，相邻的圆锥形喷丝孔排组和双锥形喷丝孔排组间距为6-7mm。
15.在本发明中，所述喷丝板的设计可有效解决纺丝过程中产生的飘丝、并丝、疵点等纤维问题。
16.在本发明中，因选用的聚丙烯树脂熔融指数低，喷丝板孔径大，易造成丝束冷却不充分，因此，设计三级侧吹风冷却，根据本发明，优选地，所述三级侧吹风冷却的侧吹风风窗高度为2.2-2.6m。
17.根据本发明，优选地，所述三级侧吹风冷却包括一级冷却、二级冷却和三级冷却。
18.根据本发明，优选地，所述一级冷却的冷却区为从侧吹风风窗顶部至下45-55cm，侧吹风温度为20-23℃，侧吹风风速为1.2-1.5m/s。
19.根据本发明，优选地，所述二级冷却的冷却区为所述一级冷却的冷却区和所述三级冷却的冷却区之间的区域，为110-130cm，侧吹风温度为17-20℃，侧吹风风速为1.5-1.7m/s。
20.根据本发明，优选地，所述三级冷却的冷却区为从侧吹风风窗底部至上65-75cm，侧吹风温度为14-17℃，侧吹风风速为1.7-2.0m/s。
21.根据本发明，优选地，所述气流牵伸的压力为5.8-6.2bar，经所述三级侧吹风冷却和气流牵伸得到的纤维丝的单丝细度为15-18dtex，单丝强度≥3.2cn/dtex。
22.在本发明中，喷丝板挤出的熔体细流经三级侧吹风冷却和气流牵伸形成固态纤维。三级侧吹风冷却配合气流牵伸解决了粗旦纤维（即熔体细流）冷却不充分的问题，提高了纤维的结晶度，大分子沿纤维轴向取向度提高，使纤维断裂强度增加，耐磨性和耐疲劳性明显提高。两种类型的喷丝孔纺制的纤维制成的隔离层土工布，同时满足5%伸长率下拉伸强力和纵横向撕破强力的性能要求。
23.根据本发明，优选地，所述第一成网帘为接收网帘，其目的是接收经摆丝后的纤维并均匀的铺成纤维网，其材质为聚酯材质。
24.根据本发明，优选地，所述第二成网帘为预加固网帘，其目的是将松散的纤维网初步加固，使其具有一定抗拉强度，以便进一步处理。所述第二成网帘的材质为金属纤维材质。
25.根据本发明，优选地，所述第一成网帘与所述第二成网帘水平设置，所述第一成网帘与所述第二成网帘的间距为5-8cm。
26.根据本发明，优选地，所述第二成网帘的水平工作区域的长度为2.5-3.5m。
27.根据本发明，优选地，所述第二成网帘的水平工作区域内设置有热风区域，所述热风区域的长度为0.5-1.5m，所述热风区域的成网帘上方设有热风风道，下方设有吸热风装
置；所述热风风道内的热空气温度为165-170℃，热风吹速为5.5-7.0m/s。
28.在本发明中，所述吸热风装置将穿透过纤维网和第二成网帘的热空气吸走并循环利用。受热后的纤维网表面发生熔化，纤维交叉点发生粘结，已经初步粘结的纤维网被第二成网帘输送给热轧机热轧成布。
29.根据本发明，优选地，所述第二成网帘的侧下方区域内设置有冷风区域，所述冷风区域的成网帘一侧设有冷风风道，另一侧设有吸冷风装置；所述冷风风道将所述第二成网帘冷却至40℃以下。
30.在本发明中，吸冷风装置将穿透过第二成网帘的冷空气吸走并循环利用。
31.根据本发明，优选地，进行所述热轧成布的设备为双辊筒立体配置热轧机，上下辊筒直径为1000-1500mm，辊筒内通导热油，控制辊筒表面温度为110-120℃，热轧机线压力为65-80kg/cm，进入所述热轧机的纤维网走向为“一”形。
32.根据本发明，优选地，所述热风穿透粘结处理后的纤维网进行所述热轧成布后，得到纤维布。
33.根据本发明，优选地，进行所述冷轧定型的设备为冷轧机，上下辊筒直径为400-600mm，辊筒内通冷却水，控制辊筒表面温度为30-40℃，冷轧机线压力为40-60kg/cm，进入所述冷轧机的纤维布穿布方式为“s”形。
34.本发明第二方面提供了所述的机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法制备得到的机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布。
35.本发明的技术方案的有益效果如下：（1）本发明提供的机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布具有优良的耐酸碱性能，模量大，可有效传递飞机起飞、降落时对地基的冲击应力，传递载荷，在季节变化热胀冷缩的应力作用下，保证隔离层结构完整和功能完成，保证道面质量和道面耐久性，同时具有施工方便、快捷，缩短工期的优点。
36.（2）本发明方法生产的聚丙烯长丝土工布满足《民用机场水泥混凝土面层施工技术规范》对隔离层土工布的要求，并且工艺流程短，产品能耗低。
37.本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
38.通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
39.图1示出了本发明的一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法的工艺流程示意图。
40.图2示出了本发明的一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法使用的喷丝板上的喷丝孔的示意图。
41.图3示出了本发明的一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法使用的喷丝板的示意图。
42.图4示出了本发明的一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法的三级侧吹风冷却的侧吹风风窗的示意图。
43.图5示出了本发明的一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法的第一成网帘、第二成网帘、热轧成布和冷轧定型的流程设置示意图。
44.附图标记说明如下：1、圆锥形喷丝孔；2、双锥形喷丝孔；3、热风风道；4、吸热风装置；5、冷风风道；6、吸冷风装置；7、热轧成布；8、冷轧定型；a、第二成网帘的水平工作区域的一端；b、热风区域的一端；c、热风区域的另一端；d、第二成网帘的水平工作区域的另一端；l1、第一成网帘与第二成网帘的间距。
具体实施方式
45.下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
46.实施例1本实施例提供一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：s1：选用熔融指数为13g/10min的聚丙烯树脂，在螺杆挤压机中加热熔融，螺杆挤压机的温度为285-295℃，熔化的熔体经熔体过滤器过滤掉杂质和胶粒，进入纺丝箱体，经喷丝板挤出，得到熔体细流；如图2、3所示，所述喷丝板设有多排圆锥形喷丝孔排组和多排双锥形喷丝孔排组，所述多排圆锥形喷丝孔排组和所述多排双锥形喷丝孔排组间隔设置。
47.所述多排圆锥形喷丝孔排组为6排；每排圆锥形喷丝孔排组设有10个圆锥形喷丝孔；相邻两个圆锥形喷丝孔间的间距为6.5mm；每个圆锥形喷丝孔的孔径为0.7mm，长径比为4.5:1；所述多排双锥形喷丝孔排组为6排；每排双锥形喷丝孔排组设有10个双锥形喷丝孔；相邻两个双锥形喷丝孔间的间距为6.5mm；每个双锥形喷丝孔的孔径为0.7mm，长径比为4.5:1。
48.相邻的两个圆锥形喷丝孔排组和双锥形喷丝孔排组间距为6.5mm。
49.s2：将所述熔体细流经三级侧吹风冷却、气流牵伸形成固态纤维，再经机械摆丝，得到纤维网并均匀铺设于第一成网帘上；如图4所示，所述三级侧吹风冷却的侧吹风风窗高度为2.4m。所述三级侧吹风冷却包括一级冷却、二级冷却和三级冷却。
50.所述一级冷却的冷却区为从侧吹风风窗顶部至下50cm，侧吹风温度为21℃，侧吹风风速为1.4m/s。
51.所述二级冷却的冷却区为所述一级冷却的冷却区和所述三级冷却的冷却区之间的区域，为120cm，侧吹风温度为19℃，侧吹风风速为1.6m/s。
52.所述三级冷却的冷却区为从侧吹风风窗底部至上70cm，侧吹风温度为15℃，侧吹风风速为1.8m/s。
53.所述气流牵伸的压力为5.8bar，经所述三级侧吹风冷却和气流牵伸得到的纤维丝
的单丝细度为15dtex，单丝强度为3.4cn/dtex。
54.所述第一成网帘的材质为聚酯材质。
55.s3：将所述第一成网帘上的纤维网输送至第二成网帘上，进行热风穿透粘结处理；所述第二成网帘的材质为金属纤维材质。
56.如图5所示，所述第一成网帘与所述第二成网帘水平设置，所述第一成网帘与所述第二成网帘的间距l1为5-8cm。
57.所述第二成网帘的水平工作区域（即a到d）的长度为3m。所述第二成网帘的水平工作区域（即a到d）内设置有热风区域，所述热风区域（即b到c）的长度为1m，所述热风区域的成网帘上方设有热风风道3，下方设有吸热风装置4；所述热风风道3内的热空气温度为166℃，热风吹速为5.8m/s。所述第二成网帘的侧下方区域内设置有冷风区域，所述冷风区域的成网帘一侧设有冷风风道5，另一侧设有吸冷风装置6；所述冷风风道5将所述第二成网帘冷却至40℃以下。
58.s4：将所述热风穿透粘结处理后的纤维网进行所述热轧成布后，得到纤维布。所述纤维布经冷轧定型，得到所述机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布，并送至卷绕机卷绕成型。
59.进行所述热轧成布的设备为双辊筒立体配置热轧机，上下辊筒直径为1200mm，辊筒内通导热油，导热油由电加热控制，控制辊筒表面温度为115℃，热轧机线压力为70kg/cm，进入所述热轧机的纤维网走向为“一”形。
60.进行所述冷轧定型的设备为冷轧机，上下辊筒直径为500mm，辊筒内通冷却水，控制辊筒表面温度为35℃，冷轧机线压力为50kg/cm，进入所述冷轧机的纤维布穿布方式为“s”形。
61.实施例2本实施例提供一种机场水泥混凝土道面隔离层用聚丙烯长丝土工布的制备方法，本实施例与实施例1的区别仅在于：选用熔融指数为15g/10min的聚丙烯树脂；螺杆挤压机的温度为280-290℃；所述一级冷却的冷却区为从侧吹风风窗顶部至下50cm，侧吹风温度为22℃，侧吹风风速为1.3m/s。
62.所述二级冷却的冷却区为所述一级冷却的冷却区和所述三级冷却的冷却区之间的区域，为120cm，侧吹风温度为20℃，侧吹风风速为1.5m/s。
63.所述三级冷却的冷却区为从侧吹风风窗底部至上70cm，侧吹风温度为17℃，侧吹风风速为1.7m/s。
64.所述气流牵伸的压力为6.2bar，经所述三级侧吹风冷却和气流牵伸得到的纤维丝的单丝细度为18dtex，单丝强度为3.3cn/dtex。
65.所述热风风道3内的热空气温度为168℃，热风吹速为6.5m/s。
66.进行所述热轧成布的设备为双辊筒立体配置热轧机，上下辊筒直径为1200mm，辊筒内通导热油，导热油由电加热控制，控制辊筒表面温度为117℃，热轧机线压力为75kg/cm，进入所述热轧机的纤维网走向为“一”形。
67.进行所述冷轧定型的设备为冷轧机，上下辊筒直径为500mm，辊筒内通冷却水，控
制辊筒表面温度为37℃，冷轧机线压力为55kg/cm，进入所述冷轧机的纤维布穿布方式为“s”形。
68.测试例 本测试例将实施例1-2制备的聚丙烯长丝土工布进行测试，结果如表1所示。
69.由表1可知，本发明制备的聚丙烯长丝土工布满足《民用机场水泥混凝土面层施工技术规范》对隔离层土工布的要求，并且工艺流程短，产品能耗低。
70.表1。
71.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。