地工加勁格網織物織機機構設計之研究
To Design the Processer of Geogrids
計畫編號： NSC90-2216-E-35-11
吳建德 呂秋光* 蔡秋明 林佳弘
逢甲大學紡織工程研究所 纖維應用與製造實驗室
Abstract
The aim of the study was designed and invented a processer for manufacturing reinforced-geogrids. The Reinforced – geogrids manufactured by the processer was applied to geotextiles. The priority of this study was the shedding mechanism with twist warping. The results showed that the processer of reinforced-geogrids could manufacture reinforced-geogrids successfully.
Keyword：Reinforced-geogrids, Geotextiles
一、 中文摘要
本研究的目的在於設計並製造一套可使用於製造加勁格網地工織物的加工機構，並且以此新式織機所織造的加勁格網織物應用於地工織物上。本研究的重點係在於織機的開口機構是以絞經的方式送經，使得經紗與緯紗形成互相扭結的接結點，以利製程適於加勁格網地工織物。結果顯示，本研究中所製造之加勁格網地工織物加工機構已經能夠成功地製造出加勁格網地工織物的組織設計。
關鍵詞：加勁格網、地工織物
二、 簡介
地工合成物（Geosynthetics）的發展已經有將近半世紀，然而新產品仍不斷推陳出新，可發展的空間亦相當的大。地工加勁格網，如圖一所示，乃屬於地工合成物之其中一項。紡織品在大地工程之使用，於台灣發展較快的為地工加勁格網，其定義為：由具有張力元件所組成之規則性網狀結構，並且具有足夠的網目使周圍土壤、岩石或其他地工技術有關之材料貫穿其間，達到錨定加勁的作用。已被廣泛應用於加勁擋土強、加勁邊坡、軟弱土層加勁、道路級配下層加勁等加勁工程。目前地工加勁格網大致可分為兩大類：一種為硬式格網；另一種則是為軟式格網。所謂硬式格網係以塑膠膜打孔再延伸一體成型，或是以塑膠條點焊成型之格網，屬於塑膠類而非織造類；而軟式格網是利用織造技術將紗線編織成網狀織物後再含浸其他材質（例如，PVC、瀝青、乳膠等）而成。
織布型加勁格網地工織物又可分為針織型加勁格網地工織物與梭織型加勁格網地工織物。針織型加勁格網地工織物一般是使用拉斜爾經編機（Raschel Loom）編織而成；而梭織型加勁格網地工織物則都是使用小鋼梭織機（Gripper Loom）、或劍帶式織機（Rapier Loom）織造。梭織型加勁格網地工織物一般有下列幾種設計方式：（1）交織點以方平組織為主，並於經向處利用繞線方式將其交織點固定，如圖二所示；（2）以方平組織方式交織成格網，再於格網上、下兩側施以PE薄膜處理，最後以衝孔機將遮蓋住網目之PE薄膜切除，如圖三所示；（3）格網交織方式為平紋、斜紋、緞紋、或其他變化組織，上下各包覆一層PE薄膜，其中在格網與PE薄膜再鋪設一層PE不織布，最後以衝孔機將遮蓋住網目的部分切除，如圖四所示。
本研究所設計者，乃是以絞經開口方式使經紗與緯紗型形成緊密的交結點，此種交織結構可以改善梭織型加勁格網地工織物接結強度較弱的缺點、增加其加勁性質。
三、 設計原理
3.1 加勁格網地工織物加工機
加勁格網地工織物加工機的機構如圖五所示。
3.2 送經運動
本研究中的送經運動是將筒子紗置放於經紗架，而非捲繞於經軸上，其主要是因為加勁格網織物緯向具有一定距離的間隔，在送經機構的設計上較為困難，故採用筒子紗架作為送經裝置。圖六所示為經紗架之側視圖，插紗錠子固定在立柱上，並向下傾斜15°。紗線自筒子1頂端引出，穿過張力裝置3後，引向前方。
3.3 綜框設計
在織機上，經紗由綜絲所控制，控制全幅寬的經紗進行交織的許多綜絲，被安裝在框架內。生產某種織物組織所需的一組綜框稱為配套綜框，綜框的尺寸為：
（1）綜框架外形的總長：此尺寸應根據綜框的工作幅度亦即經紗片的幅度，比較精確地確定。
（2）綜框架兩邊板片的厚度：它通常等於開口置中綜框的間距。
織造時綜框不能有過大的變形，亦不能產生過大的振動，故綜框架必須有相當良好的剛性。
3.4 絞經方式開口設計
本研究中，開口運動是以絞經綜絲來形成開口。如圖七所示，當紗線（A）和紗線（B）隨著綜絲上、下移動時，紗線（A）和紗線（B）則呈現翻轉的交錯，而將緯紗以絞經的方式形成交織點，不同於一般織機的上、下平行交錯所形成的交織點。
四、結果與討論
4.1 張力控制
為了織造時能夠控制張力大小，使得張力穩定一致，我們使用經紗架進行送經運動。因為紗線自固定的錐形筒子上引出，故其退繞張力較均勻。由於所有的筒子退繞直徑相同且有可調張力裝置，因此經紗的片紗張力比較均勻。我們所使用的張力裝置為張力片（Tension washer），如圖八所示，張力片是以數枚金屬片或塑膠片來控制經紗的張力。
4.2 絞經織物
本研究中，乃是使用絞經綜絲，使之上、下交錯，在開口時投入緯紗而得絞經織物，如圖九所示。此種織法可以增加加勁格網地工織物的接結強度，進而提高織物的強力。
五、結論
本研究所設計之加勁格網地工織物加工機構已經能夠織造出符合要求的地工格網織物組織。將來乃朝著織造不同紗線種類、不同織物組織等方向，繼續研究開發高強力加勁格網地工織物加工機構，期望能開發出加勁效果較佳之新布種。
六、參考文獻
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圖一、地工加勁格網
圖二、方平組織地工格網
圖三、方平組織格網包覆PE膜
圖四、格網與PE膜間披覆一層PE不織布再以衝孔機將覆蓋住網目的部分切除
A：矩形經紗架 B：筒子紗 C：集紗器
D：經紗層 E：經紗層 F：綜框 G：鋼筘
H：加熱器 I：冷卻機 J：捲布輥
圖五、加勁格網地工織物加工機
1：筒子紗 2：錠子 3：張力裝置
圖六、經紗架