1 前言

土工布是应用于土木工程中的纺织品。狭义的土工布是土木工程中与土木技术材料一起使用的可渗透的纺织品。而不可渗透的纺织品则称为土工膜，土工膜一般由纺织物涂上沥青或其它涂层得到。广义上的土工布包括土木工程中可渗透的土工布和不可渗透的土工膜。美国材料试验学会(ASTM)给土工布下的定义是“一切和地基、土壤、岩石、泥土或任何其它土建材料一起使用，并作为人造工程、结构、系统的组成部分的纺织物，叫做土工布。”土工布是继钢材、水泥、木材之后的第四种应用于岩土工程中的一种新型建筑材料，在铁路、公路、水利、电力、冶金、矿山、建筑、军工、海港、农业等领域中推广应用，具有排水、过滤、隔离、加固、保护、防渗、防漏等作用。        

随着我国基础建设高峰的到来，土工布正面临着前所未有的机遇，包括对大江大河的长期治理改造、农田水利建设、公路建设、铁路建设、机场和港口建设，所有这些都为土工布的发展提供了无限商机。但各项工程对土工布的幅宽、各项物理等指标要求较高，由于国产有梭织机性能不够稳定，幅宽小满足不了工程建设的需要，所以，生产有一定的难度。而片梭织机具有较大的幅宽，能够适用各种规格纱线制造需要，满足工程的要求，而且车速快，能够提高产品产量，制造成本较低。加之片梭织机棕框运行平稳，纱线张力均匀，设备维修、操作简单。这样织物能达到设计参数的要求，保证了土工布的质量。

2 机织土工布的性能        

土工布有很多种，按生产方法分可分为针织土工布、非织造土工布和机织土工布等几种。而其中的机织土工布是由两组长丝或扁条穿梭织成的织物，品种有单层机织土工布（也称土工反滤布）、双层土工布（也称土工模袋布）及机织防渗布。我国机织土工布比非织造土工布发展要迟十多年，目前的生产技术还处于初级阶段。机织土工布的原料主要是以聚丙烯扁丝织布为主，尼龙丝高强机织物为辅，幅宽多在3800mm以上，规格多为120-150g/m2的织物，工程要求高的一般可选用200-500g/m2的织物。         

（1）单层机织土工布  单层机织土工布也称土工反滤布，与一般机织物的结构相同，土工反滤布多数采用平纹组织，按照应用工程要求设计原料、纱支、密度等参数。产品要保证经纬向强力和水的可透性。生产工艺从聚合体切片粒子→长丝（或扁条）经纱→粒子储存→纺丝（或成膜）→整经织造→检验整理，最后为土工布成品。        

（2）双层机织土工布   双层机织土工布也称土工模袋布，土工模袋是双层织物，四层组织，其中第二第三用合股长丝或是粗绳作为厚度控制的加固筋。模袋厚度可厚可薄，成形可大可小，形状有正方形、矩形或者其它几何形状。土工模袋织物柔软，其中利用高压泵充灌流动性混凝土或水泥砂浆，凝固后形成高强度刚性硬结板块，可适应任何复杂的坡形、地形的变化和土质条件，用于大面积护坡或作土面衬及水下护底，它能够起到模板的作用。机织土工模袋的性能主要表现在：①强度高，抗冻性强（可耐-40℃低温），可按工程要求预制成不同大小、不同厚度的各种几何形状；②浇灌时柔性大，弹性好，可保证成型后的块体紧贴地面，尤其适应于复杂起伏地形；③可以水下施工，无需围堰或断流；④施工可机械化，进度快，质量有保证；⑤机织土工模袋还有抗老化、抗腐蚀、抗微生物、耐顶破、耐刺破、耐磨性好和安全系数可靠等性能。是防洪、抢险的新颖纺织土工材料。        

（3）机织防渗布   机织防渗布有二布一膜和一布一膜两种，涂层PVC厚0.33mm左右，具有抗渗强度高、耐顶破、耐刺破的特性，是水库、高坝、隧道、建筑等工程的特殊防渗材料。

3 机织土工布的特点        

机织土工布在加固、增强、防冲蚀等高强度用途上具有优势。主要用于公路、铁路病害地段的治理、土质松软地段的改善和河堤、水坝、海港等处的护坡加固以及机场跑道、人工岛的构筑等等，其应用范围相当广泛。产品有如下特点。        

（1）机织土工布的拉伸强度和模量较大，断裂伸长较小，它具有较好的应力应变关系。       

（2）机织土工布中经、纬纱相互挤压，阻止了织物受外力作用时的变形，所以机织土工布的结构一般都比较稳定。        

（3）机织土工布孔隙尺寸较大，由经纬交织形成的筛网，其最小间隙在0.05mm。由于孔眼大，若作过滤用，则小的砂粒易流失，经长期过滤后，网眼易堵塞。        

（4）机织土工布顶破强度低，断裂功小。        

（5）机织土工布生产工艺复杂，产量低，成本高。

4 片梭织机的发展及特点        

片梭织机是用一个薄片状梭子而实现引纬的，所以原则上说它还是属于有梭织机，只是和传统的有梭织机相比，梭子尺寸大大缩小了而已。片梭织机和传统有梭织机的区别主要是在投梭原理和打纬机构上。片梭织机不象传统有梭织机那样是利用凸轮投梭，而是利用扭力轴积蓄的能量把极小的钢质载纬器（一般称为片梭）打向对侧，使之穿过梭口引入纬纱，并在布边处逐根剪断，将纬纱纱头折入下一个梭口形成坚牢的布边。片梭从织机左侧的启动梭箱投向右侧的承梭箱，然后从经纱的下边用输送链把片梭送回左侧启动梭箱，所以片梭织机上实际引纬的片梭只是一只，但却有许多片梭等距离的分布在输送链上，并缓缓地向左侧的启动梭箱运行以待用。左侧的启动梭箱和右侧的承梭箱都固装在机架上，为了使梭子准确地进入梭口和承梭箱，在片梭的引纬过程中，筘座应静止不动，这样的要求非四连杆打纬机构所能满足，因此采用共轭凸输打纬机构。        

片梭织机是世界上最早研制成功并且技术比较成熟的一种新型织机。1953年首先由瑞士苏尔寿.鲁蒂（SULZER  RUTI）公司投入工业化生产。我国首先使用片梭织机是由北京第二毛纺织厂在1980年从瑞士苏尔寿.鲁蒂公司引进的二手设备PU型（幅宽2160mm）。在80年代到90年代近二十年间，片梭织机的使用在我国得到了较快的发展（以引进瑞士苏尔寿鲁蒂公司设备为主），到目前为止，全国已有215家左右的纺织厂使用片梭织机近7000台左右，大概占全国新型织机总量的1/8以上。片梭织机已扩展到全国棉、毛、丝、麻。毛巾复制、塑料、建筑、筛网、土工布及工业用布等各个行业领域。片梭织机和其它各种织机相比具有一定的优越性，主要表现在以下几个方面。        

（1）片梭织机适于宽幅低速高引纬  

特阔幅片梭织机在工艺，设备性能上较之喷气、剑杆织机有较大优势。因此，片梭织机筘幅在3300mm以上机型应充分发挥其特阔幅优势，生产独特特阔幅产品，这样才能提高产品的竞争力和经济效益。由于片梭织机的低转速，机器整体磨损相对减小，设备使用寿命长，剩余价值高。片梭织机的引纬率可高达1100m/min（新近瑞士苏尔寿.鲁蒂公司生产的P7200型，引纬率可达1200m/min），这样大大提高了片梭织机的产量。        

（2）片梭织机对产品有广泛的适应性  

片梭织机的品种适应性较广，它不仅适合于棉、毛、丝、麻等各纺织领域，而且适用于各种织物组织结构，诸如平纹、斜纹、缎纹织物还能织造各种变化组织，如蒸呢布的纬二重织物，高级单面花呢的经双层组织女士呢的绉组织等。它也适用于任何支数和经纬密度的织物；它还能织造环锭纱、自捻纱等条染、匹染、筒子染色纱线；又能织造空气变形纱，花式合股纱，结子纱等有梭织机织造较困难的纱线。        

（3）片梭织机对纬纱张力可进行调控  

片梭织机采用纬纱制动器（压纱器），可对引纬时期的纬纱张力进行调控，保证了引纬的可靠性。而喷气织机在引纬时必须对纬纱的制动解除，引纬时的纬纱张力很低，可控性较差。其次，在片梭织机上，还有一个精确调节纬纱张力的过程，当纬纱引入梭口之后，综平之前这段时间内，在制梭侧的片梭向布边处发生少量回退，使梭口中纬纱张力松弛，同时依靠引纬侧的张力平衡杆将梭口中松弛的纬纱拉紧到一定程度，每次引纬后，都对梭口中纬纱张力进行精确的调节一次，确保织物布面质量，避免紧纬和松纬造成的疵点。所以，片梭织机相对纬纱张力的可控性最佳，属于精确控制。        

（4）片梭织机的结构设计合理   片梭织机突破了有梭织机的局限性，在引纬方式上进行了改造，采用四色选色机构取代了复杂的梭箱运动，使车速和幅宽有了大幅度提高，在不降低车速的情况下织造出多种纬纱的织物并且质量明显优于有梭织机也消除了有梭织机经常发生的错花型，夹梭、飞梭等隐患。另外，片梭织机在结构上采取了一些特殊措施为高速创造了条件，如开口机构用回转式积极开口多臂机；用片梭代替木梭引纬；用共轭凸轮代替曲拐牵手打纬；合成塑料冲孔纹板代替纹链；设备上还备有比较完善的护经和信号系统等。        

（5）片梭织机运转准确，经久耐用，下机质量好   由于片梭织机大量采用优质合金钢，加工精密，后处理适当，所以易损件少，坏车率低，这样大大减少了备用零件的储备和保全保养人员的负担。        

片梭织机下机坯布质量明显好于有梭织机，减少了坯布的疵点类型，如夹梭挡、纬印、双纬等，坯布挡子和油污都有很大程度的降低。        

（6）片梭织机挡车工劳动强度低，噪音小   由于纬纱采用大卷装，每班只需换一次筒子，减少了换梭的繁重劳动，各种停台指示灯齐全，便于指示修机修车和挡车工操作。该机还有先进的落布装置，到码时挡车工一人就可将布轴落下，方便又省力,这样片梭织机大大降低了挡车工的劳动强度。       片梭织机开车噪音在85dB左右, 比有梭织机的100-105dB低的多。但片梭织机也有设备价格高，生产加工浅色织物，特别是白色织物不理想等缺点。

5 片梭织机生产土工布的工艺研究        

片梭织机在生产土工布时，为了使织造工序顺利进行，提高坯布质量，应根据品种的要求，制定合理的上机工艺参数。 片梭织机的工艺参数主要包括经位置线、梭口高度、综平时间和上机张力及引纬工艺等。 

5.1 经位置线的调节        

片梭织机经位置线的调节是工艺调节中重要的内容。它是指从胸梁经过筘、综、停经片到后梁为止的一段经纱所处的位置线。在调节时可改变织机上后梁，停经架的高低、前后位置和托布架的高低位置。后梁位置和托布架高一般随品种、纱支和织物组织结构等因素进行调节。生产土工布时，可将托布架高度调至51-52mm，后梁刻度调至0-+20。

5.2 梭口高度的调节        

梭口高度的调节应遵循两个基本原则，一必须使上下层经纱相对于梭导片有合理的位置，二必须使纬纱能顺利地从梭导片孔腔内滑出来。片梭织机的梭口高度在一般在130mm左右，生产中主要应考虑所加工的品种,一般纱支高，纱疵少, 条干光洁,应适当选小一些；而对于纱支低，纱疵较多, 纱条干发毛，相互连接机会多的梭口高度应适当选大一些。若梭口高度选择不当会造成经纱断头。

5.3 综平时间的调节        

由于生产中综框高度略有差异，其梭口并不处在同一平面上，梭口高度略有差异，表现为上下经纱略有开口不清晰，因此，必须选用合适的综平时间。对于大多数织物综平时间基本定位在6-8°的范围(投梭时间120°)，如果综平时间过早，会影响片梭的引纬效果，容易造成接梭侧布边出现萎缩疵点；如果综平时间过迟，容易造成经向断头，特别是投梭侧布边处, 经纱断头较多。

5.4 上机张力的调节及引纬工艺的调节        

由于大多数片梭织机是自动送经，其张力调节比较简单，只需针对不同的品种，扭力棒扭力作适当调整，生产土工布时一般采用大张力，扭力调整为2.5-3°。        
引纬工艺的调节，就是调节好梭口纬纱的张力，其原则就是使纬纱既平直无松弛，又要有一定弹性而不至于断纬,达到顺利织入的目的。

6 结束语        

我国的土工布以其安全性、可靠性、耐久性为生产目标，从原料的检测到工艺流程的设计、机械设备改造等方面都取得了显著的成效。国内生产的土工布已经广泛应用于农田、水利、铁路、公路、环保等基础设施的建设中，我国现有的土工布生产能力已经完全能够满足国内土工布的需要。但是许多工程仍需要大量进口土工布，造成的主要原因是机械设备落后，以前，国内生产机织土工布所采用的织机多数是利用经改造的宽幅棉织机或毛织机来织造，生产出的产品质量、性能等方面与国外有较大差距。而片梭织机作为一种新型织机，以其合理的经济性，高技术性及科学的环保性,倍受纺织行业的青睐。它得到了越来越广泛的应用，是一种比较理想的织机。用它生产加工机织土工布，其产品质量和产量，将会有很大的改变。