Самый большой сегмент рынка геомембран сегодня составляют геомембраны из полиэтилена. Среди полиэтиленовых геомембранных смол полиэтилен высокой плотности (HDPE) и линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) являются двумя наиболее широко доступными типами. HDPE более широко используется между этими двумя из-за его повышенной устойчивости к ультрафиолетовому излучению, химической стойкости, долговечности и экономической эффективности.
Когда полиэтиленовые геомембраны были впервые представлены более 30 лет назад, были доступны только геомембраны с гладкой поверхностью. Однако по мере осознания необходимости повышения устойчивости откосов для удовлетворения этой потребности было внедрено производство текстурированных геомембран. Текстурированная поверхность обеспечивает повышенную прочность интерфейса по отношению к почве, текстилю, геосинтетической глиняной прокладке (GCL) и другим критическим интерфейсам.
Текстурированные полиэтиленовые геомембраны Процессы
В настоящее время широко доступны три основных типа текстурированных полиэтиленовых геомембран. Двумя наиболее часто используемыми методами в Северной Америке являются коэкструзия (пленка с раздувом) и структурирование (каландрированная экструзия). Импинджмент — это еще один метод, который использовался в США в 1990-х годах, но в настоящее время используется в основном в Европе. Эти процессы изготовления текстурированных геомембран использовались в течение многих лет и продемонстрировали в основном приемлемую производительность в различных областях применения и на различных склонах. Все эти методы доступны с текстурированием с одной или обеих сторон и в версиях HDPE или LLDPE.
Признанным в отрасли методом определения степени текстурирования является ASTM D7466 – Стандартный метод испытаний для измерения высоты шероховатости текстурированной геомембраны. Этот метод испытаний измеряет высоту от сердцевинной мембраны до вершины текстурного пика. Этот метод требует тестирования 10 случайно расположенных образцов по ширине рулона и не позволяет нацеливаться на определенные области, которые визуально кажутся подозрительными, и концентрировать измерения там.
По большей части все три процесса приводят к продукту с гладкими краями, что облегчает клиновую сварку мембраны с панелями в полевых условиях. Некоторые производители соэкструдированных текстурированных геомембран производят «более гладкую кромку», где текстурирование сглаживается, что приводит к неровной кромке, что облегчает операцию сварки, хотя и не является действительно гладкой.
Процесс коэкструзии с текстурой влечет за собой впрыск газообразного азота в расплавленный пластик в экструдере. Шнек в экструдере смешивает газ с пластиком. Когда смесь выходит из матрицы, азот расширяется, создавая шероховатую поверхность на геомембране. Этот метод обеспечивает приемлемое текстурирование в большинстве случаев, но, к сожалению, точная геометрия текстурированной поверхности не контролируется. Следовательно, этот процесс может привести к большому разбросу качества текстуры от края к краю, по длине рулона и от рулона к рулону в рамках конкретного проекта. Это изменение качества текстуры может привести к проведению дополнительных испытаний на сдвиг, чтобы убедиться, что весь диапазон производственного цикла демонстрирует приемлемый уровень текстуры. Преимущество соэкструдированной геомембраны в том, что производитель может увеличить количество азота в смеси. Это повышенное содержание азота приводит к более высокой шероховатости и, в некоторых случаях, к улучшенным характеристикам сдвига по сравнению со стандартными уровнями азота. Эти рулоны обычно тяжелее и имеют больший диаметр, так как необходимо использовать дополнительный полиэтилен, чтобы компенсировать увеличение содержания азота. Однако другая проблема, связанная с этим процессом, заключается в том, что в зависимости от количества вспенивающего агента в смеси неконтролируемое высвобождение избыточного азота может привести к тому, что толщина сердцевины геомембраны станет неприемлемо низкой. Еще одним потенциальным недостатком этого метода является то, что созданная текстурированная поверхность может демонстрировать эффект «липучки» или «липучки» при размещении рядом с нетканым геотекстилем или GCL. тем самым требуя использования протирочного или прокладочного листа для развертывания. Этот метод позволяет текстурировать рулоны до самого края или для получения гладких краев.
Структурирование или паттернирование
Более поздняя инновация текстурированной геомембраны называется структурированием или рисунком. Изготовленная таким образом текстурированная геомембрана выдавливается из плоской матрицы сразу в узорчатые валки. Мембрана, которая в этот момент еще очень горячая, принимает рисунок, обратный тому, который был выдавлен на валиках. Этот процесс идеален для обеспечения однородности не только текстурирования, но и геомембраны сердцевины по всей ширине и длине рулона. Поскольку текстурный узор специально разработан, контролируется и тиснеется на валиках с целью создания текстурированной геомембраны, конечный пользователь может быть уверен, что качество текстуры не будет меняться от стороны к стороне по длине рулона. или даже от рулона к рулону в этом отношении. Все произведенные текстурированные рулоны будут выглядеть и работать одинаково. Это также помогает устранить догадки и неопределенность при выполнении прямых испытаний на сдвиг для проекта. Инженер может быть уверен, что репрезентативный образец действительно репрезентативен для того, как будет выглядеть остальная часть материала. Для создания более агрессивного текстурирования, такого как структурированные геомембраны, можно использовать различные валики. Возможность «смешивать и сочетать» множество различных роликов для каждой стороны геомембраны обеспечивает широкий спектр применений и полевых условий. Как отмечалось ранее, этот материал является плосколитым. Из-за этого толщина сердцевины фиксированная. В дополнение к однородной текстуре также имеет одинаковую толщину сердцевины по всему рулону,
Другой процесс текстурирования геомембран называется импинджментом. В этом процессе расплавленный полиэтилен напыляется на гладкую геомембрану в качестве вторичной операции, и текстурирование не является неотъемлемой частью производства гладкой геомембраны. Этот процесс не получил широкого распространения в Северной Америке из-за повышенной стоимости, связанной с вторичным производственным этапом. Этот метод также позволяет блокировать края от брызг, оставляя гладкие края, что облегчает сварку.
Прочность на растяжение
Независимо от типа используемого процесса текстурирования, на свойства растяжения будут влиять концентраторы напряжения, возникающие на поверхности геомембраны. Вообще говоря, влияние свойств на растяжение в результате текстурирования наиболее выражено на соэкструдированной текстурированной геомембране. Влияние на свойства при растяжении структурированной или ударной геомембраны очевидно, но гораздо менее драматично. Совместная экструзия может уменьшить удлинение при разрыве на целых 85 процентов. Ударные и структурированные текстурированные геомембраны обычно показывают снижение менее чем на 50 процентов. Другие механические свойства, такие как разрыв и прокол, могут быть затронуты, но в гораздо меньшей степени.
В то время как гладкие геомембраны приемлемы для различных применений, таких как площадки для выщелачивания, полы свалок или даже пруды для сточных вод, существует множество применений, в которых текстурированные геомембраны должны использоваться для обеспечения устойчивости откосов. В этих случаях всегда рекомендуется проконсультироваться со своим инженером, а также с производителем(ями) геомембраны, прежде чем сделать окончательный выбор материала.