臺灣博碩士論文加值系統

目前國內以生產軟式格網為主，然而對於軟式格網之研究資料較為缺乏而有待深入研究，因此本篇論文主要是設計並組裝一套地工加勁格網加工機構，並且利用轉筒式加撚包繞機所紡製的複合包芯紗作為織造地工加勁格網之材料。
地工加勁格網加工機構主要在於開口、投緯、打緯，送經、捲取等機構上的改良與組裝。結果顯示，本研究中所設計組裝之地工加勁格網加工機構能成功的製造出地工加勁格網織物。地工加勁格網乃要求高強力及低伸率，本篇研究中使用兩束高強力聚酯長絲為芯紗、一束聚丙烯長絲為鞘紗以轉筒式加撚包繞機紡製複合包芯紗。結果顯示，當撚係數在8.3時，可紡製出強力為323.7 N、伸率為13.2 %之聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗。利用此聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗所織製之地工加勁格網不僅具有高強力及低伸率，且具有輕量化之特點。
本篇論文中亦研究了以聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗所織製之地工加勁格網的製程條件、機械性質、耐酸鹼性質、及耐候性質。結果顯示，本研究所織製之地工加勁格網織物在後道加熱溫度為190 ℃、加熱時間為4分鐘，可得到最佳之縱向抗拉強力為46.4 kN/m、橫向抗拉強力為23.6 kN/m、接點強力為6.2 kN/m、縱向延伸率為11.4 %。本研究中所織造之地工加勁格網經耐酸鹼試驗，其強力降低甚微，強力保有率皆保持在90 %以上；經600小時耐候試驗之加勁格網，其強力保有率低於90 %，強力有明顯下降。

The woven type geogrids are manufactured more nowadays in Taiwan and it is short of research data and requires investigating deeply. We designed and produced a geogrids processer in this thesis. We spun the hybrid core yarn with the Twist-Warp Machine and weaved geogrids with the hybrid core yarn.
The improvement and fabrication with geogrids processer was center on shedding mechanism, picking mechanism, beating mechanism, let-off mechanism, and tack-up mechanism. The results showed that the geogrids processer could manufacture geogrids successfully. The geogrids request high strength and low elongation. In this thesis, we spun hybrid core yarn with two bundles of high tenacity PET (2000 D/384 f, core) and one bundle of PP (1000 D/120 f, sheath) with the Twist-Warp Machine. The results showed that we could spin PP/high tenacity PET hybrid core yarn with twist factor down to 8.3. The strength is 323.7 N and the elongation is 13.2 % with the PP/high tenacity PET hybrid core yarn. Weaved the geogrids with the PP/ high tenacity PET hybrid core yarn that provided with high strength, low elongation and lightweight.
In this thesis, the manufacture conditions, mechanical properties, acid-resisting property, base-resisting property and light and water exposure-resisting property on geogrids weaved with PP/high tenacity PET hybrid core yarn was investigated. The results showed that we could obtain the best mechanical properties with geogrids when the heating temperature was 190 ℃, heating time was 4 minutes. The longitudinal strength was 46.4 kN/m, the transverse strength was 23.6 kN/m, the junction strength was 6.2 kN/m, and the longitudinal elongation was 11.4 % of the geogrids. The strength of the geogrids didn’t reduce with the acid-resisting and base-resisting tests. The strength reduced clearly with the light and water exposure-resisting (600 hours) test.

目 錄
作者簡介與誌謝…………………………………………………………………………Ⅰ
中文摘要…………………………………………………………………………………Ⅱ
英文摘要…………………………………………………………………………………Ⅳ
目錄………………………………………………………………………………………Ⅵ
圖目錄……………………………………………………………………………………Ⅸ
表目錄……………………………………………………………………………………VI
第一章前言
1.1 研究背景……………………………………………………………………………...1
1.2 文獻回顧……………………………………………………………………………...5
1.3 研究動機……………………………………………………………………………...5
1.4 研究目的……………………………………………………………………………...6
第二章 原理
2.1轉筒式加撚包繞機加撚包繞原理……………………………………………………9
2.2 定義
2.2.1撚向……………………………………………………………………………...11
2.2.2 撚度……………………………………………………………………………..12
2.2.3 撚係數…………………………………………………………………………..12
2.2.4 複合包芯紗……………………………………………………………………..14
2.2.5 複合包芯紗之強力利用率……………………………………………………..15
2.2.6 鞘/芯比例………………..……………………………………………………...15
2.2.7 地工加勁格網…………………………………………………………………..15
2.2.8 肋條……………………………………………………………………………..16
2.2.9 接點……………………………………………………………………………..17
2.2.10 基重……………………………………………………………………………17
第三章 實驗
3.1 實驗流程…………………………………………………………………………….20
3.1.1 加勁格網加工機機構設計組裝之實驗流程…………………………………..20
3.1.2 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗紡製技術及其應用於織造加勁格網之實驗流程………………………………………………………………………………...…….22
3.2 實驗方法…………………………………………………………………………….24
3.2.1加勁格網加工機之設計組裝…………………………………………………...24
3.2.1.1送經機構之設計組裝………………………………………………………25
3.2.1.2 經紗張力的控制與調整…………………………………………………...27
3.2.1.3 絞經開口機構之設計……………………………………………………...27
3.2.1.4 投緯機構…………………………………………………………………...29
3.2.1.5 打緯機構…………………………………………………………………...30
3.2.1.6捲取機構之設計……………………………………………………………31
3.2.2轉筒式加撚包繞機紡製複合包芯紗之製程方法……………………………...32
3.2.3地工加勁格網加工機織造格網織物之製程方法……………………………...33
3.3 實驗材料…………………………………………………………………………….32
3.3.1 高強力聚酯長絲………………………………………………………………..33
3.3.2 聚丙烯長絲……………………………………………………………………..33
3.4 實驗設備及儀器…………………………………………………………………….33
3.5 實驗設計…………………………………………………………………………….34
3.5.1 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗的實驗條件………………………………….34
3.5.2 地工加勁格網織造條件設計…………………………………………………..35
3.5.3 地工加勁格網織物經熱處理的實驗條件設計………………………………..36
3.5.4 地工加勁格網織物經酸處理的實驗條件設計………………………………..36
3.5.5 地工加勁格網織物經鹼處理的實驗條件設計………………………………..36
3.5.6 地工加勁格網織物紫外線耐候性試驗的實驗條件設計……………………..36
3.6 物性測試及儀器…………………………………………………………………….37
3.6.1 聚酯及聚丙烯長絲最大斷裂強度及最大斷裂伸度測試……………………..37
3.6.2 複合包芯紗最大斷裂強度及最大斷裂伸度測試……………………………..38
3.6.3 地工加勁格網織物單肋條最大斷裂強力及最大斷裂伸度測試……………..38
3.6.4 地工加勁格網織物接點抗拉強力試驗………………………………………..39
3.6.5 地工加勁格網織物基重測試…………………………………………………..41
第四章 結果與討論
4.1 經紗層張力控制…………………………………………………………………….42
4.2 絞經紗穿紗法、張力控制及其走位法…………………………………………….43
4.3 鋼筘打緯力及布邊………………………………………………………………….49
4.4 格網織物網目之形成……………………………………………………………….49
4.5 撚係數對複合包芯紗物性影響之研究…………………………………………….50
4.5.1 撚係數對於聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之成紗條件……………..……...51
4.5.2 撚係數對於聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗強力及伸率之影響…..………...55
4.5.3 複合包芯紗之粗細及鞘/芯比例………………..……………………………...57
4.5.4 複合包芯紗之強力利用率……………………………………………………..58
4.6 加熱溫度對格網物性之研究……………………………………………………….59
4.6.1 加熱溫度對格網縱向抗拉強力、橫向抗拉強力及縱向延伸率之影響……..59
4.6.2 加熱溫度對格網接點強力之影響……………………………………………..61
4.7 加熱時間對格網物性之研究……………………………………………………….63
4.7.1 加熱時間對格網縱向抗拉強力、橫向抗拉強力及縱向延伸率之影響……..64
4.7.2 加熱時間對格網接點強力之影響……………………………………………..65
4.8 複合包芯紗撚係數對格網物性之研究…………………………………………….67
4.8.1 複合包芯紗撚係數對格網縱向抗拉強力、橫向抗拉強力及縱向延伸率之影響………………………………………………………………………………………67
4.8.2 複合包芯紗撚係數對格網接點強力之影響…………………………………..69
4.9 地工加勁格網之耐酸性研究……………………………………………………….71
4.9.1 地工加勁格網酸處理時間對格網縱向抗拉強力、橫向抗拉強力及接點強力之影響……………………………………………………………………………………71
4.10 地工加勁格網耐鹼性之研究……………………………………………………...78
4.10.1地工加勁格網鹼處理時間對格網縱向抗拉強力、橫向抗拉強力及接點強力之影響…………………………………………………………………………………78
4.11地工加勁格網耐候性之研究………………………………………………………84
4.11.1地工加勁格網耐候處理時間對格網縱向抗拉強力、橫向抗拉強力及接點強力之影響………………………………………………………………………………84
第五章 結論……………………………………………………………………………..87
參考文獻…………………………………………………………………………………89
圖 目 錄
1.1 地工織物……………………………………………………………………………...2
1.2 地工加勁格網………………………………………………………………………...2
1.3 地工排水網………………………………………………………………………..….3
1.4 地工止水膜………………………………………………………………………..….3
1.5 地工皂土毯………………………………………………………………………..….3
1.6 地工排水管…………………………………………………………………………...3
1.7 地工合成材………………………………………………………………………..….3
2.1 轉筒式加撚包繞機加撚機構…………………………………………………….....10
2.2 撚線……………………………………………………………………………….....10
2.3 包覆紗…………………………………………………………………………….....10
2.4 S撚………………………………………………………………………………..….11
2.5 Z撚…………………………………………………………………………..……….11
2.6 撚度角…………………………………………………………………………..…...13
2.7 包芯紗的斷面型態（二層結構）………………………………………………….14
2.8 地工加勁格網之肋條示意圖…………………………………………………..…...16
2.9 地工加勁格網之接點示意圖…………………………………………………..…...17
3.1 加勁格網加工機機構設計組裝之實驗流程…………………………………….....19
3.2 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之紡製及其應用於織造加勁格網之實驗流程..………………………………………………………………………………………..21
3.3 本盟全自動打樣機（SL7900）………………………………………………..……22
3.4 經紗架…………………………………………………………………………..…...24
3.5 經紗架側視圖…………………………………………………………………….....24
3.6 張力片…………………………………………………………………………..…...25
3.7 高劍打結器……………………………………………………………………..…...26
3.8 高劍打結器作用圖……………………………………………………………..…...27
3.9 鋼體型劍桅……………………………………………………………………….....28
3.10 鋼筘…………………………………………………………………………..…….28
3.11 捲取機構………………………………………………………………………..….29
3.12 轉筒式加撚包繞機………………………………………………………………...30
3.13 地工加勁格網加工機機構圖…………………………………………………..….31
3.14 2/2緯重平…...……………………………………………………………………...35
3.15 紫外光耐候試驗機……………………………………………………………..….37
3.16 單肋條試片……………………………………………………………………..….39
3.17 地工格網結點強力試驗夾具示意圖…………………………………………..….40
3.18 地工格網結點強力試片………………………………………………………..….40
4.1 消極式張力控制器……………………………………………………………….....43
4.2 絞經紗張力控制器………………………………………….……………………....45
4.3 緯紗張力控制器………………………………………………………………….....45
4.4 高劍打結器作用圖……………………………………………………………..…...46
4.5 絞經紗位置圖…………………………………………………………………….....47
4.6 絞經紗位置錯誤（虛線部分）…………………………………………………..…48
4.7 撚係數為5.1之聚丙烯/高強力聚酯複合紗之紗線實體圖（a）及斷面圖（b）….….52
4.8 撚係數為7.2之聚丙烯/高強力聚酯複合紗之紗線實體圖（a）及斷面圖（b）…….52
4.9 撚係數為8.3之聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之紗線實體圖（a）及斷面圖（b）……………………………………………………………………………………..53
4.10 撚係數為10.5之聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之紗線實體圖（a）及斷面圖（b）……………………………………………………………………………………..53
4.11 撚係數為11.7之聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之紗線實體圖（a）及斷面圖（b）…………………………………………………………………………………..…54
4.12 撚係數為14.1之聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之紗線實體圖（a）及斷面圖（b）………………………………………………………………………………….….54
4.13 撚係數為16.7之聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之紗線實體圖（a）及斷面圖（b）………………………………………………………………………………….….55
4.14 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗撚係數與強力之關係圖……...…….…..………56
4.15 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗撚係數與伸率之關係圖………………..………57
4.16 地工加勁格網加熱溫度與其抗拉強力之關係…………………………………...60
4.17 地工加勁格網加熱溫度其與縱向延伸率之關係………………………………...60
4.18 地工加勁格網加熱溫度與其接點強力之關係…………………………………...62
4.19 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之鞘紗（聚丙烯纖維）達完全熔融狀態…..…62
4.20 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之鞘紗（聚丙烯纖維）未完全熔融……..……63
4.21 地工加勁格網加熱時間與其抗拉強力之關係…………………………………...64
4.22 地工加勁格網加熱時間與其縱向延伸率之關係……………………………..….65
4.23 地工加勁格網加熱時間與其接點強力之關係…………………………………...66
4.24 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗撚係數對地工加勁格網抗拉強力之關係……..68
4.25 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗撚係數對地工加勁格網縱向延伸率之關係…………………………………………………………………………………………69
4.26 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗撚係數對地工加勁格網接點強力之關..………70
4.27 地工加勁格網酸處理時間與格網縱向抗拉強力、橫向抗拉強力及接點強力之關係………………………………………………………………………………………....72
4.28 地工加勁格網經酸處理0小時，格網內層聚酯纖維之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....73
4.29 地工加勁格網經酸處理200小時，格網內層聚酯纖維之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....73
4.30 地工加勁格網經酸處理400小時，格網內層聚酯纖維之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....74
4.31 地工加勁格網經酸處理600小時，格網內層聚酯纖維之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....74
4.32 地工加勁格網經酸處理0小時，格網外層聚丙稀薄膜之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....75
4.33 地工加勁格網經酸處理200小時，格網外層聚丙稀薄膜之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....75
4.34 地工加勁格網經酸處理400小時，格網外層聚丙稀薄膜之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....76
4.35 地工加勁格網經酸處理達600小時，聚丙稀薄膜表面已開始有所損傷………76
4.36 地工加勁格網肋條之斷面圖……………………………………………………...77
4.37 地工加勁格網鹼處理時間與格網縱向抗拉強力、橫向抗拉強力及接點強力之關係………………………………………………………………………………………....79
4.38 地工加勁格網經鹼處理0小時，格網內層聚酯纖維之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....80
4.39 地工加勁格網經鹼處理200小時，格網內層聚酯纖維之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....80
4.40 地工加勁格網經鹼處理400小時，格網內層聚酯纖維之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....81
4.41 地工加勁格網經鹼處理600小時，格網內層聚酯纖維之掃描式電子顯微鏡照片………………………………………………………………………………………....81
4.42 地工加勁格網經鹼處理0小時，格網外層聚丙稀薄膜之掃描式電子顯微鏡照片…………………………………………………………………………………..……..82
4.43 地工加勁格網經鹼處理200小時，格網外層聚丙稀薄膜之掃描式電子顯微鏡照片…………………………………………………………………………………..……..82
4.44 地工加勁格網經鹼處理400小時，格網外層聚丙稀薄膜之掃描式電子顯微鏡照片…………………………………………………………………………………..……..83
4.45 地工加勁格網經鹼處理600小時，格網外層聚丙稀薄膜之掃描式電子顯微鏡照片…………………………………………………………………………………..……..83
4.46 地工加勁格網耐候處理時間與格網強力之關係……………………………...…85
4.47 地工加勁格網耐候處理600小時格網內層聚酯纖維……………………………85
4.48 地工加勁格網耐候處理600小時格網外層聚丙稀薄膜…………………………86
表 目 錄
3.1 高強力聚酯長絲與聚丙烯長絲之基本物性………………………………….……32
4.1 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之製程條件及物性………………………………50
4.1 聚丙烯/高強力聚酯複合包芯紗之製程條件及物性（續）……………….………51
4.2 加勁格網織物製程條件及其物性（變化加熱溫度）……………………………..59
4.3 加勁格網織物製程條件及其物性（變化加熱時間）……………………………..63
4.4 加勁格網織物製程條件及其物性（變化不同撚係數之複合包芯紗）…………..67
4.5 加勁格網織物實驗條件及其物性（耐酸試驗）……………………………………71
4.6 加勁格網織物實驗條件及其物性（耐鹼試驗）……………………………………78
4.7 加勁格網織物實驗條件及其物性（耐候試驗）……………………………………84

1.Robert M. Koerner, Designing with geosynthetics (4th edition), 315-338, 1998.
2.Ling, H. I., Mohri, Y., and Kawabata, T.“ Tensile properties of geogrids under cyclic loadings.”J. Geotech. And Geoenvir. Engrg. , ASCE, 124(8), 782-787, 1998.
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4.Bathurst, R. J., and Cai, Z. “In-isolation cyclic load-extension behavior of two geogrids.” Geosynthetics Int., 1(1), 1-19. 1994.
5.Noraci, N., and Montanelli, F. “Short and long term behavior of geogrids under static and cyclic load.” Earth reinforcement, The Netherlands, 117-122, 1996.
6.Moraci, N., and Montanelli, F. “Behavior of geogrids under cyclic loads.”Proc., Geosynthetic, Conf., 961-976, 1997.
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9.林佳弘，「轉筒式撚線機加撚參數對股線強伸度之影響」，第1-31頁，民國85年。
10.林佳弘，「轉子式撚線機之研製」，第1-25頁，民國81年。
11.蔡秋明，「無梭織機學」，澤偉出版社，第155-157頁，民國84年。
12.徐萍，「織造工程學」，書恆出版社，第255-260頁，民國64年。
13.謝啟萬，「地工合成材料常用檢測法簡介」，地工技術，第71期，第13-28頁，民國88年。
14.謝啟萬、胡寶麟、郭耀章，「地工織物常用檢測法」，華岡紡織期刊，第六卷，第一期，第54-63頁，民國88年。
15.謝啟萬、吳政翰、林千貴、翁敏哲、胡寶麟，「編織地工加勁格網之施工損傷」，華岡紡織期刊，第六卷，第二期，第98-106頁，民國89年。