کاربرد ژئوتکستایل ترموفیوز در مهندسی عمران
ژئوتکستایل ها با استفاده از تکنیک های ساخت الیاف مصنوعی یا معمولی تولید می شوند. در واقع فرایند ساخت برای تولید انواع آنها به ویژه ژئوتکستایل ترموفیوز به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند؛ یکی ژئوتکستایل کلاسیک و دیگری ژئوتکستایل خاص. ژئوتکستایل های کلاسیک، شامل محصولات صنعت تکستایل، مثل ژئوتکستایل ترموباندینگ، ژئوتکستایل ترموفیوز، ژئوتکستایل غیرترموباندینگ و غیره می شوند، در حالی که ژئوتکستایل های خاص که ظاهری بسیار شبیه ژئوتکستایل های کلاسیک دارند، به صورت مستقیم محصولاتی صنعت تکستایل نیستند، شامل روبان های تسمه ای، پادری ها و شبکه ها می شوند. شکل زیر طبقه بندی معمولی تولید ژئوتکستایل را نشان می دهد.
ژئوتکستایل های کلاسیک در دو مرحله تولید می شوند که شامل تولید الیاف، رشته ها، رول ها می شود که در نهایت این مواد تشکیل دهنده به پارچه ژئوتکستایل تبدیل می شوند. مواد تشکیل دهنده مورد نیاز برای ساخت ژئوتکستایل از طریق تکنیک های مختلف در زیر مورد بحث قرار گرفته اند.
رشته ها
رشته ها با روش های مختلف اکستروژن ، به عنوان مثال مرطوب ، خشک و ذوب تولید می شوند. اکستروژن مذاب برای پلیمرهایی مانند پلی استر و پلی پروپیلن که به طور گسترده ای برای تولید ژئوتکستایل های مبتنی بر الیاف مصنوعی استفاده می شوند. در اینجا، پلیمرهای مذاب از طریق نخ ریسی یا روش دای اکسترود می شوند و متعاقباً در امتداد محور رشته ها کشیده می شوند، به طوری که جهت گیری مولکولی در امتداد رشته ها بهبود پیدا کرده و در نتیجه خواص کششی آنها بیشتر می شود. از آنجا که رشته های متعددی به صورت همزمان از طریق نخ ریسی اکسترود می شوند، به عنوان الیاف چند رشته ای شناخته می شوند.
الیاف کوتاه (اصلی)
رشته ها در اندازه های کوتاه دو تا ده سانتی متری بریده می شوند که به آنها الیاف اصلی گفته می شود. سپس این الیاف به صورت منگوله ای به هم تاب می خورند و به این صورت نوعی الیاف شکل می گیرد.
بریده های نوار مانند
این نوارها از طریق فرایند اکستروژن مذاب و با استفاده از روش بریدن دای ها تولید می شود که در نهایت به صورت نوارهایی که دارای لبه های تیز هستند، بریده می شوند. این نوارها را می توان بعدا به صورت فیبریلاته درآورد و بعد آنها را به صورت رشته های الیاف گونه در می آورند که به عنوان الیاف فیبریلاته شناخته می شوند.
عناصری که در قسمت بالا مورد بحث قرار گرفتند، یعنی رشته ها، الیاف ها، نوارهای بریده شده یا نخ ها می توانند به چندین نوع ژئوتکستایل کلاسیک تبدیل شوند که در زیر مورد بحث قرار گرفته اند.
ژئوتکستایل ترموباندینگ نوعی الیاف ژئوتکستایل است که از دو مجموعه نوار در هم بافته شده به صورت افقی یا الیاف های نخی در هم تنیده شده تشکیل شده است. طرح یا الگوی ژئوتکستایل ترموباندینگ با توجه به نحوه در هم آمیختن نخ ها یا رشته ها تعیین می شود. رشته ها یا نخ هایی که در جهت طولی و عرضی قرار داده شده اند به ترتیب به عنوان تار و پور شناخته می شوند. پیش بینی می شود که ژئوتکستایل بافته شده از یک رشته و یک نوار در مقایسه با ژئوتکستایل بافته شده از طریق روش های چند رشته ای، چرخشی و یا ژئوتکستایل های ترموباندینگ فیبریلاته نازک تر باشد.
ژئوتکستایل غیرترموباندینگ
الیاف غیر ترموباندینگ به صورت یک ورقه، تار یا پارچه تولید شده از الیاف یا رشته های جهت دار یا رشته هایی که به صورت تصادفی در کنار هم قرار گرفته اند، معرفی می شوند که به وسیله روش های اصطکاک و یا انسجام و یا چسبندگی به هم متصل می شوند. به صورت کلی، تشکیل الیاف غیر ترموباندینگ را می توان به عنوان یک فرایند دو مرحله ای در نظر گرفت: تشکیل وب (تار) (تراز کردن الیاف با مشخصه های جهت گیری خاص ) و اتصال این الیاف به روش های مکانیکی، ترموفیوز (حرارتی) و یا شیمیایی.
این فرایند دو مرحله ای طبقه بندی ساختارهای غیر ترموباندینگ، مثل کاردینگ، اسپان لس، روش سوزنی، روش آب گره، مواد اتصال دهنده، روش حرارتی، و غیره را ایجاد می کند.
برخی از فرایندهای مهمی که برای تولید ژئوتکستایل های غیر ترموباندینگ استفاده می شود، در زیر مورد بحث قرار گرفته اند.
روش چرخشی
این فرایند شامل مراحل مختلفی می شود که از جمله آنها می توان به اکستروژن رشته ها، طراحی، پهن کردن و به هم وصل کردن اشاره کرد. دو مرحله اول را می تواند به راحتی به عنوان قسمتی از فراید اکستروژن مذاب در نظر گرفت. مرحله های بعدی شامل رسوب رشته ها به صورت تصادفی بر روی تسمه نقاله می شوند. لازم به ذکر است که ژئوتکستایل های غیر ترموباندینگ به صورت عمومی خودشان متصل شده هستند، ولی علاوه بر این می توان آنها را با استفاده از ابزارهای حرارتی (ترموفیوز)، شیمیایی، یا مکانیکی به هم پیوند داد تا خواص مکانیکی آنها افزایش پیدا کند.
روش اتصال شیمیایی
از چسباننده ای مثل چسب، لاستیک، کازئین، لاتکس، مشتقات سلولز و یا رزین مصنوعی برای اتصال رشته ها یا الیاف کوتاه به هم استفاده می کنند که به همین دلیل این مواد را به عنوان ژئوتکستایل های غیر ترموباندینگ شیمیایی یا به هم چسبیده شناخته می شود.
اتصال مکانیکی
این روش را می توان در زیر روش های سوزن زنی و یا آب گره طبقه بندی کرد. سوزن زنی یک روش فیزیکی برای به هم پیوستن مکانیکی تارهای رشته ای با استفاده از سوزن های خارداری است که جهت جهت گیری مجدد برخی الیاف از سمت افقی به سمت عمودی را تعیین می کنند. با استفاده از روش گره آبی ابه جای این سوزن های مکانیکی از چندین ردیف جت آب فشار بالا استفاده می شود تا الیاف پارچه ها مجددا جهت گیری کرده و در هم بافته و به این ترتیب به شدت منسجم و محکم شوند. لازم به ذکر است که بخش قابل توجهی از ژئوتکستایل غیرترموباندینگ که به صورت سوزنی تهیه می شوند، برای کاربردهای مختلف ژئوتکستایل استفاده می شوند.
روش حرارتی (ژئوتکستایل ترموفیوز)
ژئوتکستایل ترموفیوز با استفاده از انرژی حرارتی یا ترموفیوز اعمال شده به اجزای ترموپلاستیک موجود در شبکه الیافی تولید می شود . پلیمر به وسیله کشش سطحی و عمل مویرگی جریان پیدا می کند تا تعداد اتصالاتی که در مناطق متقاطع الزامی هستند تا الیاف شکل پیدا کند. ژئوتکستایل ترموفیوز به طور کلی به دو دسته تقسیم می شود: یکی ژئوتکستایل ترموفیوز متصل شده از طریق هوا و دیگری ژئوتکستایل ترموفیوز تولید شده از طریق کلندرینگ. در روش متصل شده به وسیله هوا، شبکه الیافی از درون یک محفظه هوای گرم یا همان کوره عبور داده می شود تا بتواند پیوندها را در موقعیت تلاقی الیاف شکل دهد. ژئوتکستایل ترموفیوز شکل گرفته توسط روش کلندرینگ عبارت از الیافی است که تارهای به وسیله یک جفت غلتک که فشار و دما را برای ذوب کردن الیاف ترموپلاستیک به وجود آورده اند، گرم می شوند.
