СЕТЬ ДЛЯ АКВАКУЛЬТУРЫ
NET FOR AQUACULTURE

Данное изобретение относится к сети, пригодной для применения в аквакультуре.
В связи с существующей в мире в настоящее время тенденцией стремиться к производству рыбы на более отдаленных участках в море и на суше, особенно в марикультуре, и преобладающими проблемами устойчивого развития современной ловли рыбы, сеть, используемая в рыбоводстве (также именуемом аквакультурой) должна удовлетворять все более и более строгим требованиям. Они включают в себя высокую прочность в сочетании с малым весом и высокой долговечностью в тяжелых условиях, в том числе - длительную подверженность воздействию морской воды и солнца. Соответственно, аквакультура характеризуется тенденцией перехода от относительно недорогой сети на основе полиамидов, в частности - нейлона, к сети на основе более долговечных материалов, таких, как полиэтилен высокой молекулярной массы или полиэтилен высокой плотности.
Однако обнаружено, что существуют различные вопросы в связи с существующей сетью на основе полиэтилена для аквакультуры. Одним из них является вопрос обрастания сетей. Обнаружено, что сети в водной среде подвержены нежелательному росту организмов в диапазоне от микроорганизмов до более крупных организмов, таких, как микроскопические водоросли, морские водоросли и др. Присутствие этих организмов может оказаться пагубным для здоровья рыбы в рыбоводстве. Кроме того, присутствие обрастания организмами увеличивает вес сети, и, задаваясь большим размером сетей, используемых в аквакультуре, это увеличение веса может оказаться существенным, приводя в наихудшем случае к сценарию потери устойчивости сетью или всем садком для аквакультуры. Обрастание является насущной проблемой в аквакультуре и там, где основой используемых сетей - чтобы сделать их достаточно прочными - являются относительно толстые шнуры, которые таким образом имеют относительно большую поверхность, притягивая органические частицы, обуславливающие обрастание. Кроме того, сети остаются на месте в течение относительно длительного периода времени. Поэтому снижение обрастания сетей является важной проблемой, подлежащей решению.
Для улучшения свойств предохранения сетей от обрастания в данной области техники использовали покрытия. Необходимо сослаться на документ W02014/056980, где описана предохраняющая от обрастания композиция для использования на сети в аквакультуре, содержащая кремнийорганический полимер сетчатой структуры. Наличие покрытия на сети имеет ряд недостатков, касающихся, в частности, утраты покрытия. Прежде всего, утрата покрытия приведет к утрате стойкости предохранения сети от обрастания. Кроме того, утрата покрытия в воде весьма нежелательна с экологической точки зрения, поскольку оказывает негативное воздействие на здоровье рыбы, а также на окружающую среду. В настоящее время большинство предохраняющих от обрастания агентов имеют основой оксид меди, который представляет серьезную экологическую опасность для рыбы, живущей внутри садка для рыбы, а также для окружающей среды. По иронии судьбы, очистка сети для устранения обрастания также может привести к устранению покрытия, что приводит к повышенной чувствительности сети к обрастанию. Кроме того, нанесение предохраняющих от обрастания агентов на сети увеличивает совокупные затраты на операции рыбоводства.
Соответственно, в данной области техники требуется сеть, пригодная для использования в аквакультуре, менее подверженная обрастанию, требующая менее частой очистки, простая для очистки, сохраняющая свои свойства предохранения от обрастания после очистки и не требующая покрытия, предохраняющего от обрастания. Данное изобретение обеспечивает такую сеть.
Изобретение относится к сети, пригодной для применения в аквакультуре, которая имеет размер полуячеи 5—100 мм, измеренный в соответствии с ISO 1107:2017, и которая содержит шнур, имеющий диаметр 0,5—8 мм, причем шнур содержит пленки полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, имеющие ширину 0,5—10 мм.
Обнаружено, что применение шнура на основе пленки полиэтилена сверхвысокой плотности (ПЭСВП) приводит к сетям с повышенной стойкостью к обрастанию по сравнению с сетями на основе традиционной моноволоконной или многоволоконной пряжи, сформованной из геля сверхвысокой молекулярной массы. Также обнаружено, что очистить сеть, соответствующую изобретению, проще, чем сеть на основе традиционной моноволоконной или многоволоконной пряжи, сформованной из геля сверхвысокой молекулярной массы. Благодаря меньшему обрастанию, требуется не только менее частая очистка, но и сами этапы очистки можно проводить при меньшем давлении воды в аппарате для очистки водой под высоким давлением. Это приводит к меньшему повреждению сетей во время очитки и меньшему потреблению воды. Дополнительные преимущества данного изобретения и особые варианты его осуществления станут очевидными из дальнейшего описания.
Изобретение будет подробнее рассмотрено ниже.
Изобретение относится к сети, которая пригодна для применения в аквакультуре и имеет размер полуячеи 5—100 мм, измеренный в соответствии с ISO 1107:2017. Может оказаться предпочтительным размер полуячеи в диапазоне 10-70 мм, в частности - в диапазоне от 10 до 30 мм.
Шнур, используемый в сети, имеет диаметр 0,5—8 м. Может оказаться предпочтительным шнур, имеющий диаметр 1—6 мм, в частности - 2—5 мм.
В общем случае, шнур, используемый в сети, имеет линейную плотность от 500 до 500000 децитекс, предпочтительнее - от 1000 до 200000 децитекс, еще предпочтительнее - от 4000 до 80000 децитекс.
В известных технических решениях описаны пленки ПЭСВП.
Например, в документе W02009007045 описана пленка ПЭСВП, имеющая предел прочности на растяжение по меньшей мере 2,0 ГПа, энергию растяжения до разрыва по меньшей мере 30 Дж/г, средневесовую молекулярную массу Mw по меньшей мере 500000 грамм/моль и отношение средневесовой молекулярной массы к среднечисловой молекулярной массе (Mw/Mn) по большей мере 6. Упоминается о возможном применении описанных там пленок во многих приложениях, включая баллистические приложения, канаты, кабели, ткани, приложения, связанные с защитой, и сети. Применение в сетях дополнительно не описано и охватывает также такие приложения, характеризующиеся тяжелыми условиями, таких, как грузовые сети и сети, назначением которых является защита от реактивных гранат (РГ).
Пленки ПЭСВП, применяемые в данном изобретении, имеют ширину в диапазоне 0,5—10 мм. Пленки шириной менее 0,5 мм потребуют использования большего количества пленок для получения желаемого диаметра шнура, что может пагубно отразиться на стойкости сети к обрастанию. Пленки шириной более 10 мм могут обуславливать трудность преобразования в однородный шнур, что опять может пагубно отразиться на стойкости к обрастанию. Может оказаться предпочтительной ширина пленки, составляющая по меньшей мере 1 мм. Также может оказаться предпочтительной ширина пленки, составляющая, по большей мере 8 мм, в частности, по большей мере 6 мм.
В общем случае, пленка имеет толщину в диапазоне 10—150 микрон. Более тонкие пленки имеют преимущество, заключающееся в том, что они могут обладать относительно высокой прочностью за счет использования веса, делая шнур относительно прочнее. С другой стороны, более толстые пленки могут сделать возможным получение желаемой толщины шнуров с помощью меньшего количества пленок, что может привести к повышению рабочих характеристик предотвращения обрастания. Чтобы сбалансировать эти свойства, может оказаться предпочтительной пленка, имеющая толщину в диапазоне 20—100 микрон, в частности, в диапазоне 30—90 микрон.
В общем случае, пленка имеет линейную плотность в диапазоне от 250 децитекс до 5000 децитекс, в частности, от 500 до 2000 децитекс.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
-1
В общем случае, пленка имеет удельную площадь поверхности, по меньшей мере, 10 мм, предпочтительнее - по меньшей мере 15 мм, еще предпочтительнее - по меньшей мере 20 мм. Удельная площадь поверхности пленки - это площадь поверхности пленки, деленная на объем пленки. В общем случае, пленка имеет удельную площадь поверхности менее чем 100 мм, предпочтительнее - менее чем 80 мм, еще предпочтительнее - менее чем 60 мм. Удельная площадь поверхности ниже 100 мм гарантирует малую доступность поверхности для обрастания, тогда как удельная площадь поверхности свыше 10 мм гарантирует достаточную обрабатываемость пленки.
Можно использовать пленку как таковую, и в этом случае шнур соответствует пленке. Ее также можно использовать после скручивания и/или сплетения. Количество пленок, присутствующих в шнуре, будет зависеть от структуры шнуры, диаметра и линейной плотности шнура, а также от ширины и толщины пленки.
В общем случае, количество пленок в шнуре будет находиться в диапазоне от 1 до 500. Может оказаться предпочтительным количество пленок в шнуре, находящееся в диапазоне 3—100, предпочтительнее - 5—50.
Можно скручивать или сплетать многочисленные пленки за один или несколько этапов, формируя шнур. Например, некоторое ограниченное количество пленок, скажем, 1—12 или 1—10, можно скручивать друг с другом, формируя прядь, а некоторое количество прядей, например, 3—10, скручивают или сплетают друг с другом либо обрабатывают посредством основовязания, формируя шнур.
Возможно взаимное соединение пленок посредством фибрилл, например, когда их получают в результате рассечения более широкой пленки посредством процесса, описанного в документе WO2017148628. Если пленку соединяют с другими пленками посредством элементарных волокон, отдельные пленки должны удовлетворять требованиям к ним, оговоренным в упомянутом документе.
Шнур, применяемый в сети, соответствующей изобретению, содержит пленку из полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы. Шнур также может содержать другие волокно- или пленкоподобных материалов, такие, как волокна нейлона или пряди металла, чтобы придать сети дополнительные свойства. Вместе с тем, шнур - предпочтительно - должен состоять по меньшей мере из 50 масс.% упомянутой здесь пленки ПЭСВП, в частности, по меньшей мере 70 масс.%, конкретнее - по меньшей мере 90 масс.%, еще конкретнее - по меньшей мере 95 масс.%, еще конкретнее - по меньшей мере 99 масс.%, а еще конкретнее - по меньшей мере 99,5 масс.%. Можно применять шнуры с разными составами в различных частях сети (например, в части сети, находящейся ближе к поверхности моря, по сравнению с частью сети, которая будет погружена глубже).
Пленки и шнуры предпочтительно не снабжены никакой органической или полимерной смолой такой, как полиолефиновая смола или - конкретнее - смола сополимера этилена и пропилена, имеющая низкую температуру плавления, поскольку есть риск высвобождения этих соединений в окружающую среду. Поэтому предпочтительно, чтобы как пленка, так и шнур, состояли по меньшей мере из 95 масс.%, в частности, по меньшей мере 98 масс.%, конкретнее - по меньшей мере 99 масс.%, конкретнее - по меньшей мере 99,5 масс.%, а еще конкретнее - по меньшей мере 99,9 масс.% ПЭСВП.
Сеть будет изготовлена способами, известными в данной области техники. Сети могут быть вязанными сетями или безузловыми сетями. Способы их получения известны в данной области техники и не требуют дальнейших пояснений здесь.
Пленки, используемые в данном изобретении, являются пленками полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы (ПЭСВП).
Пленки, используемые в данном изобретении, предпочтительно имеют предел прочности на растяжение, по меньшей мере 1,0 ГПа, модуль упругости при растяжении, по меньшей мере 40 Гпа, и энергию растяжения до разрыва, по меньшей мере 15 Дж/г.
В одном варианте осуществления предел прочности на растяжение пленок составляет по меньшей мере 1.2 ГПа, конкретнее - по меньшей мере 1,5 ГПа, еще конкретнее - по меньшей мере 1,8 ГПа, еще конкретнее - по меньшей мере 2,0 ГПа. В некоторых вариантах осуществления предел прочности на растяжение составляет по меньшей мере 2,5 ГПа, конкретнее - по меньшей мере 3,0 ГПа, еще конкретнее - по меньшей мере 4 ГПа. Предел прочности на растяжение определяют в соответствии со стандартом ASTM D882-00 Американского общества по испытанию материалов.
В еще одном варианте осуществления пленки имеют модуль упругости при растяжении, по меньшей мере 50 ГПа. Этот модуль определяют в соответствии со стандартом ASTM D822-00 Американского общества по испытанию материалов. Конкретнее, пленки могут иметь модуль упругости при растяжении, по меньшей мере 80 ГПа, конкретнее - по меньшей мере 100 ГПа, а в некоторых вариантах осуществления - по меньшей мере 120 ГПа, еще конкретнее - по меньшей мере 140 ГПа или, по меньшей мере 150 ГПа.
В еще одном варианте осуществления, пленки имеют энергию растяжения до разрыва, по меньшей мере 20 Дж/г, в частности, по меньшей мере 25 Дж/г. В некоторых вариантах осуществления пленки имеют энергию растяжения до разрыва, по меньшей мере 30 Дж/г, в частности, по меньшей мере 35 Дж/г, конкретнее - по меньшей мере 40 Дж/г, еще конкретнее - по меньшей мере 50 Дж/г. Энергию растяжения до разрыва определяют в соответствии со стандартом ASTM D882-00 Американского общества по испытанию материалов, используя скорость деформации 50 %/мин. Ее вычисляют, интегрируя энергию на единицу массы под кривой «механическое напряжение-деформация».
Пленки, используемые в данное изобретении, являются пленками полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы, в частности высокотянутыми пленками полиэтилена высокой молекулярной массы. Полиэтилен, используемый в этом варианте осуществления данного изобретения может быть гомополимером этилена или сoполимером этилена с сомономером, который представляет собой еще один альфа-олефин или циклический олефин, оба - в общем случае с количеством атомов углерода в молекуле от 3 до 20. Примеры включают в себя пропен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-гептен, 1-октен, циклогексен, и т.д. Возможно также использование диенов с количеством атомов углерода в молекуле до 20, например, бутадиен или 1-4 гексадиен. Количество неэтиленового альфа-олефина в гомополимере или coполимере этилена, используемом в процессе, соответствующем изобретению, предпочтительно составляет по большей мере 10 моляр.%, предпочтительно - по большей мере 5 молярн.%, предпочтительнее - по большей мере, 1 моляр.%. Если используют неэтиленовый альфа-олефин, то он в общем случае присутствует в количестве, по меньшей мере 0,001 моляр.%, в частности, по меньшей мере 0,01 моляр.%, еще конкретнее - по меньшей мере 0,1 моляр.%. Предпочтительно использование материала, который по существу не содержит неэтиленовый альфа-олефин. В рамках контекста данного описания, формулировка «по существу не содержит неэтиленовый альфа-олефин» предназначена для того, чтобы означать, что единственные количества, в которых неэтиленовый альфа-олефин присутствует в полимере, это количества, присутствия которых разумными средствами избежать нельзя.
6
8
Термин «сверхвысокая молекулярная масса» здесь означает средневесовую молекулярную массу, составляющую по меньшей мере 500000 г/моль. Конкретно, предпочтительным может быть использование пленок с молекулярной массой, по меньшей мере 1×10 г/моль. Максимальный молекулярный вес пленок ПЭСВП, пригодных для использования в данном изобретении, не критичен. В качестве обычного значения можно упомянуть максимальное значение 1×10 г/моль. Распределение молекулярной массы и средние значения молекулярной массы (средневесовой молекулярной массы Mw, среднечисловой молекулярной массы Mn, z-средней молекулярной массы Mz) определяют в соответствии со стандартом ASTM D 6474-99 Американского общества по испытанию материалов при температуре 160 °C, используя 1,2,4-трихлорбензол (ТХБ) в качестве растворителя. Что касается пригодного способа определения, сошлемся на документ WO2009/109632.
В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения пленки полиэтилена имеют высокую степень ориентации молекул, как очевидно из их дифракционной картины, полученной посредством рентгеновской диффрактометрии. В одном варианте осуществления пленки имеют показатель унипланарной ориентации 200/100, по меньшей мере 3.
Показатель унипланарной ориентации дает информацию о степени ориентации в кристаллографических плоскостях 200 и 110 относительно плоской поверхности пленки. Иными словами, унипланарная ориентация - это мера степени ориентации кристаллографической плоскости, а именно, плоскости 200 кристаллитов полиэтилена относительно планарной поверхности ленты. В волокнах, получаемых посредством полимеризации из геля, кристаллы будут ориентированы в направлении растяжения волокна. Следовательно, в волокнах, получаемых посредством полимеризации из геля, унипланарная ориентация отсутствует, так как отсутствует плоская поверхность. Соответственно, показатель унипланарной ориентации 200/100 оказывается низким, например - порядка 0,3.
Может оказаться предпочтительным показатель унипланарной ориентации 200/100 пленки, используемой в данное изобретении, составляющий по меньшей мере 4, конкретнее - по меньшей мере 5, или по меньшей мере 7. Также могут быть получены более высокие значения, такие, как значения по меньшей мере 10 или даже по меньшей мере 15. Теоретическое максимальное значение для этого показателя может быть высоким до бесконечности, если площадь 110 пика равна нулю. Этот показатель можно определять так, как описано в документе W02009/109632.
В одном варианте осуществления данного изобретения пленки ПЭСВП имеют степень кристалличности, определяемую методом сканирующей дифракционной калориметрии (СДК), по меньшей мере 74 %, конкретнее - по меньшей мере 80 %. В одном варианте осуществления пленки, используемые в данном изобретении, имеют степень кристалличности, определяемую методом СДК, по меньшей мере 85 %, конкретнее - по меньшей мере 90 %. Степень кристалличности, определяемую методом СДК, можно определять так, как описано в документе W02009/109632.
В общем случае, пленки ПЭСВП, используемые в данном изобретении, имеют содержание растворителя полимеров, составляющее менее чем 0,05 масс.%, в частности, менее чем 0,025 масс.%, конкретнее - менее чем 0,01 масс.%. Это характеристика пленок ПЭСВП, получаемых посредством обработки в твердом состоянии, а не посредством формирования из геля.
Растворители для ПЭСВП известны в данной области техники. В общем случае, они имеют параметр хи для полиэтилена менее чем 0,5, в частности, менее чем 0,45, конкретнее - менее чем 0,4, а наиболее предпочтительно - менее чем 0,35. Параметры хи можно найти, например, главе 14 документа “Polymer-Solvent Interaction Parameter Chi” («Параметр хи взаимодействия полимер-растворитель») by R.A. Orwol и в документе P.A. Arnold, “Physical Properties of Polymers Handbook” («Справочник по физическим свойствам полимеров»), под ред. J.E. Mark, изд-во AIP Press, Нью-Йорк, 1996. Примеры растворителей полимеров для ПЭСВП включают в себя высшие алифатические углеводороды, такие, как декан и парафины, углеводороды ароматического ряда, такие, как толуол и ксилол, и гидрогенизированные соединения ароматического ряда, такие, как декалин или тетралин.
В общем случае, пленки ПЭСВП и шнуры, используемые в данном изобретении, по существу, не содержат покрытия и предотвращающие обрастание агенты, при этом термин «по существу не содержит» означает отсутствие добавок покрытия или противодействующего обрастанию агента.
Пленки ПЭСВП, пригодные для использования в данном изобретении, можно получать, например, посредством процесса изготовления твердотельных пленок, включающего в себя этапы, на которых подвергают исходный полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы этапу уплотнения и этапу растяжения в таких условиях, что ни разу за время обработки полимера его температура не поднимается до значения выше его температуры плавления. Этап уплотнения проводят для внедрения частиц полимера в некоторый одиночный объект, например, в виде маточного листа. Этап растяжения проводят, чтобы придать полимеру ориентацию и изготовить конечный продукт. Оба этапа проводят в направлениях, перпендикулярных друг другу. Эти элементарные операции можно объединить в один-единственный этап или проводить на разных этапах, при этом на каждом этапе осуществляют одну или несколько элементарных операций уплотнения и растяжения. Например, в одном варианте осуществления процесса, соответствующего изобретению, процесс включает в себя этапы, на которых: уплотняют порошок полимера, чтобы сформировать маточный лист; прокатывают пластину, чтобы сформировать прокатанный маточный лист; и подвергают прокатанный маточный лист этапу растяжения, чтобы сформировать пленку полимера. Пригодный способ изготовления пленки полиэтилена описан в документе WO2009/153318.
В надлежащих случаях, более широкие ленты можно разрезать или рассекать на более узкие ленты в любой момент во время проведения этапа обработки, конкретнее - после растяжения, между промежуточными этапами растяжения и перед растяжением. Разрезание или рассечение можно проводить с помощью средств, известных в данной области техники, например, с помощью ножей или так, как описано в документе WO 2010/003971.
Изобретение также относится к применению описанной здесь сети в аквакультуре и к способу выращивания рыбы, причем рыбу выращивают в садке для рыбы, содержащем описанную здесь сеть. Упоминаемый здесь способ рыбоводства применения сети известен в данной области техники и не требует дальнейших пояснений здесь.
Как будет очевидно специалисту, предпочтительные варианты осуществления различных аспектов данного изобретения можно объединять, если они не являются взаимно исключающими друг друга.
Изобретение будет пояснено нижеследующим примером, не носящим ограничительный характер.
Пример 1
6
Сеть, соответствующую изобретению, подготавливали из шнуров на основе пленки ПЭСВП, имеющей ширину 2 мм и толщину 60 микрон. Пленка имела содержание растворителя полимеров менее чем 0,05 масс.% и средневесовую молекулярную массу в диапазоне 5—8×10 г/моль. Пленка имела модуль 180 Н/текс и линейную плотность 950 децитекс. Промышленные поставки пленки под торговым названием Endumax осуществляет компания Teijin Endumax. Шнуры подготавливали посредством скручивания 10 пленок друг с другом для формирования пряди и объединения 4 прядей для формирования шнуров. Шнур имел диаметр 3,0±0,1 мм.
Сравнительную сеть подготавливали из шнуров на основе многоволоконной пряжи SK78 из ПЭСВП с параметром 440 децитекс, промышленные поставки которой под торговым названием Dyneema осуществляет компания DSM. Шнуры подготавливали путем скручивания 13 волокон пряжи друг с другом для формирования пряди и объединения 4 прядей для формирования шнуров. Шнур имел диаметр 2,5±0,2 мм.
Из обеих шнуров подготавливали сеть с размером полуячеи примерно 28 мм.
Сеть, соответствующую изобретению, и сравнительную сеть погружали бок о бок в трех местах с разными условиями обрастания на трех разных глубинах в Северном море (территориальные воды Нидерландов, подверженные приливу; глубину сети определяли так, что сеть каждый раз погружалась). Таким образом, испытали в общей сложности девять образцов сетей каждого типа. Места проведения испытаний были недоступны для людей.
Сеть визуально контролировали на обрастание через 2,5 недели, 7 недель и 11 недель, отсчитываемых с даты погружения. Как оказалось, во всех местах и независимо от времени погружения сеть, соответствующая изобретению, продемонстрировала меньшее обрастание, чем сравнительная сеть. Мало того, что на сети, соответствующей изобретению, рост организмов оказался меньшим во всех местах, эту сеть также было легче очищать. Сеть, соответствующую изобретению, можно было очищать при меньшем давлении воды в аппарате для очистки, чем сравнительную сеть, что приводит к меньшему потреблению воды.