2019-01-03
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今天土工膜市场的最大部分由聚乙烯土工膜组成。在聚乙烯土工膜树脂中，高密度聚乙烯( HDPE )和线性低密度聚乙烯( LLDPE )是两种最广泛使用的类型。HDPE由于其增强的抗紫外线性、耐化学性、耐久性和成本效益，在这两者之间得到了更广泛的应用。
当聚乙烯土工膜在30多年前首次引入时，只有光滑表面的土工膜可用。然而，随着对提高边坡稳定性的需求得到满足，引入了织构土工膜来满足这一需求。纹理化表面允许增加与土壤、纺织品、土工合成粘土衬垫( GCLs )和其他关键界面的界面强度。
织构化聚乙烯土工膜工艺
目前，有三种主要类型的织构化聚乙烯土工膜广泛可用。北美最常用的两种方法是共挤出(吹塑薄膜)和结构化(压延挤出)。冲击是美国在20世纪90年代使用的另一种方法，但目前主要在欧洲使用。这些制造纹理土工膜的工艺已经使用多年，并且在各种应用和坡度条件下显示出很大程度上可以接受的性能。所有这些方法都可以在单面或双面纹理化以及HDPE或LLDPE版本中使用。
工业公认的确定纹理程度的方法是ASTM D7466——测量纹理土工膜粗糙高度的标准试验方法。该测试方法测量从核心膜到纹理峰顶部的高度。这种方法需要在整个辊宽范围内随机放置10个样本进行测试，并且不允许瞄准在视觉上可疑的特定区域并将测量结果集中在那里。
大部分情况下，这三种工艺都产生了边缘光滑的产品，便于现场将薄膜楔焊成面板。一些共挤出纹理土工膜的制造商生产出一种“更平滑的边缘”，纹理被压平，导致边缘凹凸不平，这有助于焊接操作，尽管不是真正平滑的。
共挤出织构化工艺需要将氮气注入挤出机中的熔融塑料中。挤出机中的螺杆将气体与塑料混合。当混合物离开模具时，氮气膨胀，在土工膜上形成粗糙表面。在大多数情况下，这种方法会产生可接受的纹理，但不幸的是，纹理表面的精确几何形状不受控制。因此，在特定项目中，这一过程可能会导致纹理质量从边缘到边缘、沿着卷的长度以及从一卷到另一卷的广泛变化。纹理质量的这种变化可能会导致进行更多的剪切测试，以确保整个制造过程显示出可接受的纹理水平。共挤出土工膜的一个优点是制造商可以增加混合物中的氮量。与标准水平的氮相比，这种增加的氮导致更高的粗糙度，在某些情况下，改善了剪切性能。这些辊通常较重且直径较大，因为必须使用额外的聚乙烯来补偿氮气的增加。然而，关于该方法的另一个问题是，取决于混合物中发泡剂的量，过量氮的不受控制的释放可能导致土工膜的核心厚度低得不可接受。这种方法的另一个潜在缺点是，产生的纹理表面可能呈现“钩环”或Velcro当放置在非织造土工织物或GCL附近时会产生效果，因此需要使用橡胶或滑动片来展开。这种方法允许卷一直织到边缘或平滑边缘。
结构化或图案化
织构化土工膜的最新创新被称为结构化或图案化。以这种方式制造的有纹理的土工膜从平模中被挤压成图案辊。在此过程中，膜仍然非常热，呈现出辊中压印的相反图案。这种工艺非常适合于确保整个卷的宽度和长度上不仅纹理均匀，而且芯土工膜均匀。因为纹理图案是为了产生纹理土工膜而在辊子中特别设计、控制和压花的，所以最终用户可以确保纹理质量不会在辊子的长度上左右变化，甚至在辊子之间也不会发生变化。生产的所有纹理辊的外观和性能都相同。这也有助于消除对项目执行直接剪切测试时的猜测和不确定性。工程师可以确信，一个有代表性的样品真正代表了其余材料的样子。不同的辊可以用来产生更具侵略性的纹理，例如那些被称为结构化土工膜的纹理。土工膜的每一面“混合和匹配”各种不同辊的能力允许多种应用和现场条件。如前所述，这种材料是平铸的。因此，芯厚度是固定的。除了均匀的质地，整个辊上的芯厚度也是均匀的，并且没有发泡剂的失控释放，这种释放会影响土工膜的芯厚度，导致更薄的斑点。
土工膜纹理化的另一个过程称为冲击。在这一过程中，熔融聚乙烯在二次操作中被喷涂到光滑土工膜上，并且纹理与光滑土工膜的制造不整合。由于与二次制造步骤相关的成本增加，这一工艺在北美没有广泛使用。这种方法还允许边缘与喷雾隔绝，留下光滑的边缘，便于焊接。
拉伸性能
不管使用哪种类型的纹理化工艺，由于土工膜表面引入应力提升，拉伸性能都会受到影响。一般来说，纹理化对共挤出纹理化土工膜拉伸性能的影响最为显著。对结构化或冲击土工膜拉伸性能的影响是显而易见的，但不太显著。共挤出可将拉伸断裂伸长率降低多达85 %。冲击和结构化有纹理的土工膜通常显示出减少不到50 %。其他机械性能，如撕裂和穿刺，可能会受到影响，但影响程度要小得多。
虽然光滑的土工膜可用于各种应用，如沥滤垫、填埋池的地板，甚至废水池，但也有许多应用，其中必须使用纹理土工膜来确保边坡稳定性。在这些情况下，总是建议在进行最终材料选择之前咨询工程师和土工膜制造商。
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