ТКАНАЯ ТРЕХМЕРНАЯ СЕТКА
WOVEN THREE-DIMENSIONAL MESH

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к изготовлению армирующей основы композитов - трехмерных тканых каркасных сеток определенного профиля, состоящих из продольных нитей основы и поперечных нитей утка. Сетки могут использоваться не только в качестве армирующей основы для композиционных материалов, но и в качестве временного дорожного раскатываемого покрытия для укладки его в местах бездорожья и в местах трудной проходимости транспорта, например на болотистом или песчаном грунте, а также как амортизирующие покрытия трубопроводов для защиты их от ударных нагрузок.
Известна основовязаная мультиаксиальная решетка для армирования по патенту РФ на полезную модель №125519, В32В 7/02, 2013, состоящая из системы горизонтальных уточных усилительных высокомодульных комплексных полиэфирных мононитей, системы вертикальных уточных усилительных высокомодульных комплексных полиэфирных мононитей, системы диагональных уточных усилительных высокомодульных комплексных полиэфирных мононитей, соединенных определенным образом в местах пересечений. Недостатками являются сложность схемы усилительного переплетения нитей, равномерные размеры рифлений, равномерное расположение их по поверхности сетки, одинаковое поперечное сечение выступов, что может привести к недостаточно прочному сцеплению с грунтом или с материалом заливки, а также ухудшает амортизационные свойства решетки.
Известна решетка для композиционных материалов по патенту РФ на полезную модель №113200, В32В 7/02, 2012. Решетка состоит из вертикальных уточных усилительных высокомодульных синтетических нитей и горизонтальных уточных усилительных высокомодульных синтетических нитей, образующих ячейки прямоугольной формы, и нитей грунта и уточной нити. Вертикальные и горизонтальные уточные усилительные нити выполнены из высокомодульных комплексных полиэфирных мононитей с прочностью не менее 0,5 кН, соединены между собой и закреплены в структуре решетки двумя системами грунтовых нитей. Недостатками являются невысокая гибкость и пластичность решетки, недостаточная степень сцепления с сопрягающимися материалами и поверхностями, сложность создания рифлений на поверхности решетки.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрано временное поверхностное покрытие для движения большегрузных транспортных средств по болотистому или песчаному грунту по международной заявке на изобретение №95/00388, D03D 23/00, 1995. Покрытие состоит из ткацкого однослойного переплетения мононитей утка и основы. Каждая нить основы переплетается с нитями утка в половине точек перекрытия нитей основы и утка в пределах раппорта переплетения по утку. Нити основы свободно лежат в остальных точках переплетения, у каждой нити основы образуется область плотного переплетения и область перекрытия нитей, за которой следует область свободных непереплетенных нитей, эти области чередуются. Недостатками являются симметричность расположения выступов поверхности, их одинаковые размеры, что обуславливает недостаточную гибкость решетки, препятствующую сворачиванию ее в рулоны и дальнейшему свободному раскатыванию при покрытии грунта, а также при оборачивании ее вокруг трубопровода. Равномерность ширины и высоты выступов, покатые вершины выступов, имеющие в верхней точке более одной нити, несколько ухудшают сцепление поверхности решетки с материалом заливки, с грунтом, с колесами транспортных средств.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение эксплуатационных характеристик сетки.
Техническим результатом является повышение гибкости сетки, улучшение ее формоустойчивости и сцепления с сопрягающимися поверхностями и материалами.
Технический результат достигается тем, что в тканой трехмерной сетке, содержащей нити основы и утка, согласно изобретению один раппорт нитей основы содержит 10 нитей, один раппорт нитей утка содержит 26 нитей, каждая нить основы в раппорте имеет от 19% до 65% перекрытий над уточными нитями и соответственно от 81% до 35% перекрытий под уточными нитями и содержит участки, в которых она перекрывает уточные нити без образования переплетения, данные участки чередуются с участками, на которых имеются переплетения основной нити с уточными, образуя по три выступа с одной стороны сетки и с другой в пределах одного рапорта нити основы, расположение уточных нитей 2-6 над первой нитью основы, расположение уточных нитей 3-5 над второй нитью основы, расположение уточных нитей 3-5 над десятой нитью основы с образованием остроугольной вершины на 4-й нити утка и таким образом - образованием трех остроугольных выступов с одной стороны сетки, непереплетенные уточные нити 23-24, над которыми первая, вторая и десятая нити основы не образуют перекрытия, расположены на одном уровне между собой с образованием ступенчатой формы одного из трех выступов с остроугольными вершинами.
Технический результат обеспечивается за счет того, что каждая нить основы переплетена не со всеми уточными нитями, а пересекает некоторые уточные нити с образованием длинных перекрытий на участках сетки, содержащих до 9 нитей утка, но без переплетений с ними, т.е. с образованием навесов основы над утком. Длинные перекрытия основы располагаются с обеих сторон поверхности сетки, как над уточными нитями на одних участках, так и под уточными нитями на других участках. Именно чередование участков переплетений каждой нити основы с утком с участками, на которых отсутствуют переплетения, а имеются только перекрытия основы над утком, образует выступы и впадины с обеих сторон сетки. Выступы и впадины на поверхности сетки в пределах раппорта по утку отличаются по форме и высоте от ближайшего аналога, а также имеют различное расстояние между выступами. Нити основы в раппорте имеют от 19% до 65% перекрытий над уточными нитями и соответственно от 81% до 35% уточных перекрытий, где они располагаются под уточными нитями. Именно данное количество перекрытий в указанных размерах раппортов основы и утка позволяет получить оптимальное количество выступов в раппорте, оптимальную длину выемок и оптимальную высоту выступов на поверхности решетки для возможности ее скручивания в рулон без усилий, вызывающих ее повреждение. Остроконечность вершины выступа на 4-й нити утка, способствующая улучшению сцепления сетки с другими материалами, достигается за счет того, что уточные нити 2-6 располагаются над первой нитью основы, уточные нити 3-5 располагаются над второй и десятой нитью основы. Один из трех выступов является ступенчатым, это обеспечивается тем, что уточные нити 23-24, над которыми первая, вторая и десятая нити основы не образуют перекрытия, расположены на одном уровне между собой. Ступенчатость и несимметричность выступа также увеличивает сцепление сетки с композиционным материалом и с другими поверхностями. Выступы различный высоты на поверхности позволяют сохранить форму сетки при нагрузках на нее, усиливают ее прочностные характеристики за счет многоуровневого расположения частей выступов. Расположение участков выступа на разных уровнях создает образование усиливающих площадок среднего слоя сетки. Несимметричное расположение выступов и различная высота их участков способствуют увеличению гибкости решетки и облегчению процесса скручивания ее в рулон, также как и образование впадин и широких прямолинейных участков. Впадины и прямолинейные участки имеют хорошее сцепление с наполнителем при изготовлении композиционного материала за счет большой площади шероховатой поверхности, образованной нитями основных перекрытий. Наличие остроконечных выступов различной ширины в сетке улучшает сцепление ее с поверхностью грунта и с поверхностью колес транспортного средства.
На фигуре 1 представлен общий рисунок переплетения одного раппорта трехмерной каркасной сетки.
На фигуре 2 представлена схема расположения всех нитей трехмерной каркасной сетки для композиционного материала.
На фигуре 3 представлен разрез вдоль первой нити основы.
На фигуре 4 представлен разрез вдоль второй нити основы.
На фигуре 5 представлен разрез вдоль третьей нити основы.
На фигуре 6 представлен разрез вдоль четвертой нити основы.
На фигуре 7 представлен разрез вдоль пятой нити основы.
На фигуре 8 представлен разрез вдоль шестой нити основы.
На фигуре 9 представлен разрез вдоль седьмой нити основы.
На фигуре 10 представлен разрез вдоль восьмой нити основы.
На фигуре 11 представлен разрез вдоль девятой нити основы.
На фигуре 12 представлен разрез вдоль десятой нити основы.
Один раппорт рисунка сетки имеет десять нитей основы с номерами от 1 до 10 и двадцать шесть уточных нитей от 1' до 26'. На общем рисунке переплетения одного раппорта сетки черным цветом обозначены нити основы, располагающиеся над уточными нитями, белым цветом - нити основы, располагающиеся под уточными нитями. Нити основы и уточные нити выполнены из синтетических моноволокон, таких как полиэфир, полипропилен, полиэтилен, полиамид. Кроме того, могут использоваться комплексные нити из стекловолокна, арамида и базальтовые нити. Каждая нить основы переплетена только с частью уточных нитей, в остальных местах образованы длинные основные перекрытия. В местах длинных основных перекрытий они могут не соприкасаться с нитями утка. Каждая нить основы имеет различное соотношение перекрытий нитей основы и уточных перекрытий в пределах раппорта. В таблице приведены значения количества перекрытий нити основы над уточной нитью и количество перекрытий уточной нитью нити основы для каждой нити основы в пределах раппорта.
Так, нить основы №1 в раппорте по утку имеет 81% перекрытий уточными нитями, в которых нити утка находятся над нитью основы, а, например, нить основы №5 в пределах раппорта по утку имеет 50% перекрытий нитей основы и 50% перекрытий утка.
Каждая нить основы имеет конкретную схему переплетения. Нить основы №1 проходит над уточной нитью 1', находится под уточными нитями 2'-6', проходит над нитью утка 7', проходит под нитью 8', далее - поверх 9', затем под уточными нитями 10'-18', поверх уточной нити 19', проходит под уточной нитью 20', переплетается с уточной нитью 21' и далее располагается над уточными нитями 22'-26'.
Нить основы №2 находится над уточными нитями 1', 2', под уточными нитями 3'-5', переплетается с уточной нитью 6', проходит без переплетения под нитью 7', переплетается с уточной нитью 8', проходит под уточной нитью 9', далее - над уточной нитью 10', под уточными нитями 11'-17', проходит поверх уточной нити 18', проходит под нитью 19', переплетается с уточной нитью 20', проходит под уточной нитью 21', переплетается с уточной нитью 22', проходит под уточными нитями 23'-25' и далее располагается над уточной нитью 26'.
Нить основы №3 проходит над уточными нитями 1'-3', проходит под нитью 4', проходит над уточной нитью 5', проходит под нитью 6', перекрывает уточные нити 7'-9', проходит под уточной нитью 10', переплетается с уточной нитью 11', проходит под уточными нитями 12'-16', переплетается с уточной нитью 17', проходит под уточной нитью 18', переплетается с уточной нитью 19', проходит под уточными нитями 20'-22', переплетается с уточной нитью 23', проходит под уточной нитью 24' и далее - над уточными нитями 25', 26'.
Нить основы №4 проходит над уточными нитями 1', 2', проходит под уточной нитью 3' и поверх уточной нити 4', проходит под уточной нитью 5', проходит поверх уточных нитей 6'-10', проходит под уточной нитью 11', переплетается с уточной нитью 12', проходит под уточными нитями 13'-15', переплетается с уточной нитью 16', проходит под уточной нитью 17', переплетается с уточной нитью 18', проходит под уточными нитями 19'-23', переплетается с уточной нитью 24', проходит под уточной нитью 25' и далее - поверх уточной нити 26'.
Нить основы №5 проходит над уточной нитью 1', под уточной нитью 2', поверх уточной нити 3', проходит под уточной нитью 4', располагается над уточными нитями 5'-11', проходит под уточной нитью 12', переплетается с уточной нитью 13', проходит под уточной нитью 14', переплетается с уточной нитью 15', проходит под уточной нитью 16', поверх уточной нити 17', располагается под уточными нитями 18'-24', переплетается с уточной нитью 25', проходит под уточной нитью 26'.
Нить основы №6 проходит под уточной нитью 1', поверх уточной нити 2', под уточной нитью 3', проходит над уточными нитями 4'-12', проходит под уточной нитью 13', переплетается с уточной нитью 14', проходит под уточной нитью 15', сверху уточной нити 16', проходит под уточными нитями 17'-25' и далее - над уточной нитью 26'.
Нить основы №7 перекрывает уточную нить 1', находится под уточной нитью 2', над уточной нитью 3', проходит под уточной нитью 4', проходит над уточными нитями 5'-11', проходит под уточной нитью 12', переплетается с уточной нитью 13', проходит под уточной нитью 14', переплетается с уточной нитью 15', проходит под уточной нитью 16', переплетает уточную нить 17', располагается под уточными нитями 18'-24', переплетает уточную нить 25', проходит под уточной нитью 26'.
Нить основы №8 проходит поверх уточных нитей 1', 2', под уточной нитью 3', поверх уточной нити 4', проходит под уточной нитью 5', располагается над уточными нитями 6'-10', проходит под уточной нитью 11', переплетает уточную нить 12', проходит под уточными нитями 13'-15', переплетает уточную нить 16', проходит под уточной нитью 17', переплетает уточную нить 18', находится под уточными нитями 19'-23', переплетает уточную нить 24', проходит под уточной нитью 25' и далее - над уточной нитью 26'.
Нить основы №9 проходит над уточными нитями 1'-3', под нитью 4', проходит поверх уточной нити 5', проходит под нитью 6', над уточными нитями 7'-9', проходит под уточной нитью 10', переплетает уточную нить 11', проходит под уточными нитями 12'-16', переплетает уточную нить 17', проходит под уточной нитью 18', переплетает уточную нить 19', проходит под уточными нитями 20'-22', переплетает уточную нить 23', проходит под уточной нитью 24' и далее - над уточными нитями 25', 26'.
Нить основы №10 проходит над уточными нитями 1', 2', находится под уточными нитями 3'-5', над уточной нитью 6', проходит под нитью 7', переплетает уточную нить 8', проходит под уточной нитью 9', перекрывает уточную нить 10', находится под уточными нитями 11'-17', переплетает уточную нить 18', проходит под нитью 19', переплетает уточную нить 20', проходит под уточной нитью 21', переплетает уточную нить 22', находится под уточными нитями 23'-25', переплетает уточную нить 26'.
Участки с переплетениями и длинными перекрытиями основы, располагающиеся сверху и снизу относительно уточных нитей, чередуются в пределах раппорта по утку одной нити основы. Такое чередование участков вызывает сжатие основных нитей в продольном направлении. Для каждой последующей нити основы данное чередование частично повторяется с изменением количества пересечений на концах участков, что позволяет формировать рельеф сетки. Так, например, нить основы №3 переплетается с уточными нитями 7'-9', следующая нить основы №4 на данном участке переплетается с уточными нитями 6'-10', т.е. участок переплетения для нити №4' увеличился на одну петлю с каждого края. Для следующей нити №5 данный участок увеличивается еще на две петли и захватывает уточные нити 5'-11', далее для нити основы №6 данный участок увеличивается до переплетения с уточными нитями 4'-12'. Далее для нитей основы 7'-10' на данном участке происходит симметричное уменьшение количества переплетений с концов участка, нарастающее от ряда к ряду. Таким образом, на данном участке образуется с одной стороны сетки выступ, с другой - впадина. За счет отсутствия перекрытий первой нитью основы над уточными нитями 2'-6' и уточными нитями 22'-26' и отсутствия перекрытий второй и десятой нитью основы над уточными нитями 3',4',5',23',24',25' изменен рельеф сетки. Над уточной нитью 4' образован более острый выступ в сравнении с ближайшим аналогом. Между выступами сетки, образованными над уточными нитями 4' и 14', увеличена длина перекрытий нитей основы, что способствует улучшенному сцеплению с наполнителем при изготовлении композиционного материала. Кроме этого, уточные нити 23'-24' за счет отсутствия над ними перекрытий, образованными нитями основы 1, 2, 10, находятся на одном уровне, образуя при этом ступень на участке между 21 уточной нитью и 26 уточной нитью.
Это привело к увеличению расстояния между выступами на изнаночной стороне сетки, образованными над уточными нитями 8' и 26', а также изменению высоты выступов над нитями 8' и 26'.
Нити основы тканой трехмерной сетки имеют диаметр до 0,80 мм, а нити утка имеют диаметр до 1,5 мм.
Тканая трехмерная сетка содержит до 1600 нитей основы в одном метре и до 1000 уточных нитей в одном метре.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить эксплуатационные характеристики сетки, такие как гибкость решетки, ее формоустойчивость и сцепление с сопрягающимися поверхностями и материалами.