针刺机分为预针刺机、下针刺机和上（主）针刺机，通过3道针刺工艺来达到产品预先设计的针刺密度.预针刺机的作用是将纤维网通过预针刺的工序初步缠结定型，减少成型纤维网的牵伸变形.预针刺机为单针板预针刺机，其植针密度为6061针/m，针刺深度为15 mm.产品针刺密度与纤维网输出速率和针刺频率相关.由针刺机的传动关系可知，针刺频率与电机频率和纤网输出速率与电机频率的关系均为线所示.经多次试验，预针刺机电机频率设定为15 Hz.
下针刺机的植针密度为5758针/m，针刺深度为10 mm.主要作用是对纤维网的反向穿刺，将纤网背面的纤维带入纤网内部，增加了纤维间缠结，进一步提高纤网强力及表面平整光洁度.
根据图6和图7得出的关系，需注意的是下针刺机与预针刺机的纤网输出速度要基本保持一致，防止下针刺机输出速度过快造成纤网牵伸快而打断刺针，下针刺机输出速率过慢会造成下针刺机进料口处发生拥堵.经过多次试验，下针刺机电机频率设定为25 Hz.
针刺土工布已广泛应用在水利、交通、电力、防止沙漠化和水土保持等工程建设中，已被誉为“第四建材”.其在各类工程中有过滤、排水、隔离、加筋、防渗、防护等作用[1].目前我国土工布的用量已超过3亿m2，非织造土工布占非织造布总量的比重达到40%左右.随着针刺土工布、土工膜、植生袋等应用领域的快速扩散，产品品种、质量和生产技术以创新为特征并高速发展，土工布在土木工程建设中将具有巨大潜在市场[2].大力开拓土工布的应用市场，扩大土工布产能，对纺织行业的产品结构调整、扭亏增盈将会起到积极地促进作用.
（2）厚度测试.按照GB/T24218.2－2009测定常规和蓬松类非织造布厚度的试验，测试土工布厚度的仪器为YG（B）141D型织物厚度仪.
【关键词】针刺土工布;工艺流程;工艺参数;针刺密度;针刺深度;Baidu Nhomakorabea品性能
【作者单位】太原理工大学 轻纺工程学院,太原 030024;山西新新纺织行业技术中心,太原 030024
铺网工艺采用交叉式铺网机，原理如图4所示.梳理机输出的纤维网在上帘和下帘之间，通过上下帘的相对运动将纤维网铺放在钉帘上.调节钉帘的频率可控制铺网的厚度及效果，频率越快，纤维网越薄.由于定量与铺网的厚度有着密切的关系，多次试验，确定参数为:铺网机上下帘频率均为36 Hz，钉帘频率为1.75 Hz.
喂棉机示意图如图3所示.图3中可调节的电控参数只有角丁帘电机频率，经过多次实验，最终将角丁帘的电机频率范围确定为40 Hz.此外，调整适合的角钉帘与均棉罗拉的隔距、底帘的速度、角丁帘的速度以及剥取罗拉的转速等机械参数，以控制过棉量和纤维混合度，保证纤维横向和纵向上的密度分布均匀.
棉箱喂棉决定土工布厚度和单位面积重量的稳定，其主要作用是:纤维经过充分开松、混和后处理成均匀的筵棉喂给梳理机.筵棉的均匀性直接影响梳理成网的质量，因此保证筵棉均匀准时、定量进入梳理机，确保使道夫出来的纤网均衡是控制的关键.
下面以生产单位面积质量为250 g/m2的宽幅短纤针刺土工布为例具体介绍其生产工艺.
梳理工艺采用罗拉式双锡林双道夫梳理机[7].梳理的作用是将经过开清棉工序的纤维加工成薄纤维网，并经过铺叠交叉成网后供针刺机加固.影响梳理效果的因素包括:针布和原料的对应选配；锡林、道夫及喂入辊的速度；锡林与工作辊、道夫之间的速比等.定制的梳理机隔距是不可调的，经多次试验，各项频率设置为:锡林电机25 Hz，道夫电机20 Hz，喂入辊电机8.5 Hz.该工艺可以确保减少棉结的形成，提高棉网均匀性，增强棉网的撕裂强力，形成一张连续均匀的棉网.
产品测试前将样品进行预处理和预调湿.预处理:在50℃、相对湿度为5%～25%条件下进行预烘干.预调湿:标准状态下（温度20℃±1℃，相对湿度65%±2%），调湿24 h及以上，然后在此条件下进行以下性能测试，各项指标测试标准及方法如下.
（1）单位面积质量（g/m2）测试.参照 GB/T24218.1－2009纺织品非织造布试验方法第1部分:单位面积质量的测定的要求测定非织造布的单位面积质量.
针刺土工布生产工艺流程中的开松工序，为防止对纤维造成较大损伤，要根据纤维细度来选用打手.本项目所用原料细度分别为2.78 dtex和4.44 dtex,均低于6.7 dtex，故选用钉式开松机.开松机的示意图如图2所示.
2种组份按照1∶1混合喂入开松机喂棉帘，经过开松锡林开松后，由气流管道输送至喂棉机.原料喂入严格控制1∶1比例，控制喂入量的差异，以保证梳理机出网的连续性、均匀性及产品质量要求，避免开松锡林堵棉或风道塞棉.喂入辊速度和开松锡林速度要恰当，以确保纤维充分开松又不会损伤纤维，因此开松锡林电动机频率确定为45 Hz.
在对原料性能和产品要求进行充分分析的基础上，确定本项目针刺土工布生产工艺流程为[6]:原料开松混合→定量喂入→梳理双道夫成网→双层纤网单独杂乱→机械铺网→纤网牵伸→纤网导棉喂入→正面预针刺→反面针刺→正面针刺→贮布强力控制→切边、切断、计码卷取→成品，针刺土工布生产工艺流程如图1所示.
针刺密度、针刺深度对产品性能会产生较大影响.本项目在开发各种规格针刺土工布过程中，针对每一种规格的产品，都进行了不同针刺密度和针刺深度的试验，以单位面积质量为250 g/m2的宽幅短纤针刺土工布为例，分别设置针刺密度为100刺/cm2和150刺/cm2、针刺深度为10 mm和12 mm 2种不同工艺参数，对产品的定量、厚度、顶破强力、拉伸断裂强力、撕裂强力以及透水性等6项指标进行测试[9－10].
上（主）针刺机的植针密度为5758针/m，针刺深度为10 mm，电机频率设定为28 Hz.上针刺机的作用是将纤维网通过主针刺机进一步针刺增加纤维缠结，达到产品表面平整，实现无明显针痕条纹等.本项目研究的土工布生产照片如图8所示.
宽幅短纤针刺土工布是目前土工材料的前沿产品，在工程建设应用方面具有绝对的优势[3]，本项目以产学研合作方式开发宽幅短纤维针刺土工布生产技术，重点解决产品设计、生产工艺流程及工艺参数优化问题，生产出宽幅土工布，为进一步开发土工膜、植生袋及其他针刺过滤材料奠定技术基础.
短纤针刺土工布的适用原料广泛，一般可使用涤纶、维纶、丙纶、锦纶、粘胶、棉等多种纤维加工，可以是单一纤维成分，也可以是多种纤维的组合[4]，也可使用纺织下脚料及回收材料，纤维细度范围一般在2.78～13.3 dtex.经过对纤维的性能、价格、市场等因素进行分析比较，参照GB/T17638－1998土工合成材料短纤针刺非织造土工布国家标准，本项目选用普通聚酯纤维与再生聚酯纤维1∶1混合，再生聚酯纤维即聚对苯二甲酸乙二酯（回收废品瓶材料再加。