Армирующее гибкое полимерное волокнистое устройство для скрепления с матрицей композита

Полезная модель относится к функционально самостоятельной части композита, в частности к армирующему гибкому полимерному волокнистому устройству для скрепления с матрицей композита, может быть использована для получения композитов с матрицей из цементно-песчаной смеси, используемых в строительстве и других отраслях экономики.
Полученные результаты проведенного информационного поиска показали, что в уровне техники не обнаружены устройства, которые можно отнести к аналогам, имеющим назначение, присущее заявляемой полезной модели, а, следовательно, невозможно выделить наиболее близкий аналог.
Дальнейшее описание заявляемой полезной модели будет произведено с учетом указанного обстоятельства.
Техническая проблема: создание армирующего гибкого полимерного волокнистого устройства для скрепления с матрицей композита (далее также армирующее устройство), которое обеспечивает снижение местного гидравлического сопротивления в месте, через которое осуществляют подачу воды в закладную полость, предназначенную для размещения в ней матрицы композита, а также повышение контактной площади поверхности, предназначенной для скрепления с матрицей композита.
По общему правилу местное гидравлическое сопротивление перегородки связано с наличием препятствия на пути движения воды, а, следовательно, оно меньше, если отсутствует препятствие для движения воды или препятствие есть, но его гидравлическое сопротивление уменьшено за счет выполнения сквозных отверстий в перегородке.
По общему правилу контактная площадь поверхности перегородки выше, если на ее поверхности выполнены выступающие элементы из материала перегородки, т.к. внешняя поверхность любого выступающего элемента выше той площади, которую он занимает на перегородке.
Данная техническая проблема является существенной и требует своего разрешения путем создания нового армирующего устройства, которое решает указанную техническую проблему.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель: расширение арсенала технических средств определенного назначения путем создания нового устройства с родовым признаком «Армирующее гибкое полимерное волокнистое устройство для скрепления с матрицей композита», обеспечивающего снижение местного гидравлического сопротивления в месте, через которое осуществляют подачу воды в закладную полость, предназначенную для размещения матрицы композита, а также повышение контактной площади поверхности, предназначенной для скрепления с матрицей композита.
По общему правилу, техническая проблема может состоять в расширении арсенала средств определенного назначения, которая решается путем создания технического решения, альтернативного известному решению (создание варианта известного решения), либо состоять в создании средства определенного назначения впервые, при этом в качестве технического результата, обеспечиваемого такой полезной моделью, следует рассматривать реализацию полезной моделью указанного назначения.
Получаемый технический результат (основной) - реализация полезной моделью назначения. Получаемый технический результат (дополнительный) - снижение местного гидравлического сопротивления в месте, через которое осуществляют подачу воды в закладную полость, предназначенную для размещения матрицы композита, а также повышение контактной площади поверхности, предназначенной для скрепления с матрицей композита.
Технический результат представляет собой характеристику технического эффекта, явления, свойства и т.п., объективно проявляющихся при изготовлении либо использовании устройства.
По общему правилу, если при создании полезной модели решается задача расширения арсенала технических средств определенного назначения или получения таких средств впервые, технический результат заключается в реализации этого назначения.
По общему правилу, если полезная модель обеспечивает получение нескольких технических результатов, рекомендуется указать все технические результаты.
Технический результат представлен заявителем таким образом, чтобы обеспечить возможность понимания специалистом на основании уровня техники его смыслового содержания.
Заявитель раскрыл задачу, на решение которой направлена заявленная полезная модель, указал технический результат.
Сущность заявленной полезной модели заключается в том, что армирующее гибкое полимерное волокнистое устройство для скрепления с матрицей композита, содержит верхнюю водопроницаемую ленту с внешней поверхностью и нижней поверхностью, выполненную из иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля, образованного полипропиленовыми волокнами, сцепленными друг с другом, нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно с внутренней поверхностью и опорной поверхностью, образованное из полипропиленовых нитей, сплетенных между собой, верхняя водопроницаемая лента и нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно установлены напротив друг друга с образованием закладной полости, причем из пучков полипропиленовых волокон иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля выполнены вертикально ориентированные держатели, размещенные в закладной полости под нижней поверхностью верхней водопроницаемой ленты, при этом верхняя водопроницаемая лента и нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно образуют границу закладной полости, причем нижняя поверхность верхней водопроницаемой ленты и внутренняя поверхность нижнего полипропиленового тканого геотекстильного полотна обращены друг к другу и в сторону закладной полости, причем участки нижнего полипропиленового тканого геотекстильного полотна размещены относительно друг друга с образованием конструктивного элемента, имеющего в поперечном сечении -образную форму, включающую горизонтально ориентированное основание, две вертикально ориентированные стойки, размещенные напротив друг друга, две горизонтально ориентированные опоры, каждая из которых ориентирована перпендикулярно относительно отдельной вертикально ориентированной стойки, при этом верхняя водопроницаемая лента сообщена с двумя горизонтально ориентированными опорами и закреплена к последним посредством вертикально ориентированных держателей.
Сущность заявленной полезной модели характеризуется следующей совокупность существенных признаков:
верхняя водопроницаемая лента с внешней поверхностью и нижней поверхностью, выполненная из иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля, образованного полипропиленовыми волокнами, сцепленными друг с другом;
нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно с внутренней поверхностью и опорной поверхностью, образованное из полипропиленовых нитей, сплетенных между собой;
верхняя водопроницаемая лента и нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно установлены напротив друг друга с образованием закладной полости;
из пучков полипропиленовых волокон иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля выполнены вертикально ориентированные держатели, размещенные в закладной полости под нижней поверхностью верхней водопроницаемой ленты;
верхняя водопроницаемая лента и нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно образуют границу закладной полости;
нижняя поверхность верхней водопроницаемой ленты и внутренняя поверхность нижнего полипропиленового тканого геотекстильного полотна обращены друг к другу и в сторону закладной полости;
участки нижнего полипропиленового тканого геотекстильного полотна размещены друг относительно друга с образованием конструктивного элемента, имеющего в поперечном сечении -образную форму, включающую горизонтально ориентированное основание, две вертикально ориентированные стойки, размещенные напротив друг друга, две горизонтально ориентированные опоры, каждая из которых ориентирована перпендикулярно относительно отдельной вертикально ориентированной стойки;
верхняя водопроницаемая лента сообщена с двумя горизонтально ориентированными опорами и закреплена к последним посредством вертикально ориентированных держателей.
Заявленная полезная модель является техническим решением, относящимся к устройству, т.к. она содержит совокупность относящихся к устройству существенных признаков, достаточную для решения указанной технической проблемы и достижения технического результата (основного и дополнительного), обеспечиваемого полезной моделью.
Заявленная полезная модель не противоречит известным законам природы и знаниям современной науки о них.
Заявленные признаки полезной модели, которые нашли свое выражение в независимом пункте формулы полезной модели, относятся к существенным, т.к. они влияют на возможность получения указанного технического результата, т.е. находятся в прямой причинно-следственной связи с указанным техническим результатом.
Именно выполнение полезной модели с заявленной совокупностью существенных признаков обеспечивает решение проблемы и достижение заявленного технического результата.
Используемые заявителем полезной модели термины и определения, применяются в том смысле, которые определены ГОСТ Р 53225-2008 Материалы геотекстильные. Термины и определения.
Геотекстильный материал (геотекстиль): Плоский водопроницаемый синтетический или натуральный текстильный материал (нетканый, тканый или трикотажный), используемый в контакте с грунтом и (или) другими материалами в транспортном, трубопроводном строительстве и гидротехнических сооружениях (пп. 3.2.2 ГОСТ Р 53225-2008 Материалы геотекстильные. Термины и определения).
Геотекстиль нетканый: Материал, состоящий из ориентированных и (или) неориентированных (хаотично расположенных) волокон, нитей, филаментов и других элементов, скрепленных механическим, термическим, физико-химическим способами и их комбинацией в различных сочетаниях (пп. 3.2.3 ГОСТ Р 53225-2008).
Геотекстиль тканый: Материал, полученный путем полотняного переплетения, как правило, двух систем нитей, филаментов и (или) других элементов (основы и утка) (пп. 3.2.4 ГОСТ Р 53225-2008).
Иглопрокалывание: Процесс, при котором происходит протаскивание иглами пучков волокон сквозь волокнистый холст или его сочетание с другими материалами (тканью, пленкой, фольгой) (пп. 3.2.11 ГОСТ Р 53225-2008).
Термоскрепление: Процесс, при котором волокнистый холст из термоплавких или бикомпонентных волокон скрепляется путем высокотемпературного воздействия с давлением или без него (пп. 3.2.16 ГОСТ Р 53225-2008).
Полотна геотекстиля имеют несколько разновидностей:
1. Тканое;
2. Нетканое;
3. Иглопробивное, где пучки нитей протаскиваются специальной иглой сквозь полотно;
4. Термоскрепленное, изготовленное, например, способом термического каландрирования.
Нетканое полотно представляет собой хаотичное переплетение нитей, характерно отсутствием четкой структуры направления. Термоскрепленный нетканый материал может пропускать воду только в поперечном направлении.
На фиг. 1 - показан общий вид армирующего гибкого полимерного волокнистого устройства для скрепления с матрицей композита; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг. 3 - показан порядок образования вертикально ориентированных держателей из пучков полипропиленовых волокон иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля.
Армирующее гибкое полимерное волокнистое устройство для скрепления с матрицей композита состоит из следующих элементов:
верхняя водопроницаемая лента 1 (см. фиг. 1, 2, 3) с внешней поверхностью Г и нижней поверхностью Д, нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно с внутренней поверхностью Б и опорной поверхностью Е, отдельные участки которого размещены друг относительно друга с образованием конструктивного элемента, имеющего в поперечном сечении -образную форму, содержащую вертикально ориентированные стойки 2 и 5, горизонтально ориентированные опоры 3 и 6, горизонтально ориентированное основание 4, армирующее устройство также содержит закладную полость 7, вертикально ориентированные держатели 8.
Верхняя водопроницаемая лента 1 с внешней поверхностью Г и нижней поверхностью Д, выполнена из иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля, образованного полипропиленовыми волокнами, сцепленными друг с другом.
Выполнение верхней водопроницаемой ленты 1 из иглопробивного нетканого геотекстиля является существенным признаком, т.к. именно указанный геотекстиль позволяет вытягивать из него пучки полипропиленовых волокон, без механического разрушения последних, формировать из них требуемые вертикально ориентированные держатели 8.
Выполнение верхней водопроницаемой ленты 1 из термически скрепленного нетканого геотекстиля также является существенным признаком, т.к. именно указанный геотекстиль позволяет пропускать воду только в поперечном направлении, а именно такое свойство необходимо для подачи воды именно в закладную полость 7.
Верхняя водопроницаемая лента 1 и нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно установлены напротив друг друга с образованием закладной полости 7. Из пучков полипропиленовых волокон иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля выполнены вертикально ориентированные держатели 8 (см. фиг. 2), размещенные в закладной полости 7 под нижней поверхностью Д верхней водопроницаемой ленты 1. Верхняя водопроницаемая лента 1 и нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно образуют границу закладной полости 7. Нижняя поверхность Д верхней водопроницаемой ленты 1 и внутренняя поверхность Б нижнего полипропиленового тканого геотекстильного полотна обращены друг к другу и в сторону закладной полости 7. Участки нижнего полипропиленового тканого геотекстильного полотна размещены относительно друг друга с образованием конструктивного элемента, имеющего в поперечном сечении -образную форму, включающую горизонтально ориентированное основание 4, две вертикально ориентированные стойки 2 и 5, размещенные напротив друг друга, две горизонтально ориентированные опоры 3 и 6, каждая из которых ориентирована перпендикулярно относительно отдельной вертикально ориентированной стойки 2 и 5. Верхняя водопроницаемая лента 1 сообщена с двумя горизонтально ориентированными опорами 3 и 6 и закреплена к последним посредством вертикально ориентированных держателей 8.
Высота верхней водопроницаемой ленты 1 выбирается из интервала 0,8-3 мм.
Высота нижнего полипропиленового тканого геотекстильного полотна выбирается из интервала 0,5-2 мм.
Высота армирующего устройства выбирается из интервала 5-15 мм.
Ширина армирующего устройства выбирается из интервала 500-2000 мм.
Длина армирующего устройства выбирается из интервала 500-150000 мм.
Порядок образования вертикально ориентированных держателей 8 поясняется чертежом, представленным на фиг. 3. Формируют вертикально ориентированные держатели 8 следующим образом.
2
Верхнюю водопроницаемую ленту 1 (см. фиг. 3) размещают на подложке со сквозными отверстиями (она условно не показана). Подложка необходима для горизонтальной фиксации верхней водопроницаемой ленты 1 и ее удержания в момент прокалывания иголками. Для прокалывания используют иголки, на внешней поверхности которых выполнены специальные впадины, особенность которых заключается в том, что впадины имеют единый вход/выход, расположенный со стороны заостренного участка иголки. При перемещении иголки сквозь иглопробивной и термически скрепленный нетканый геотекстиль, образованный полипропиленовыми волокнами, сцепленными друг с другом, осуществляется перемещение и уплотнение волокон в зоне контакта, но механическое их разрушение не осуществляется, затем пучки волокон перемещаются во впадины и захватываются иголкой, при дальнейшем перемещении пучки волокон перемещаются совместно с иголкой за пределы геотекстиля. После этого иголка перемещается назад, при этом пучки волокон остаются за пределами геотекстиля, т.к. иголка не может захватить их обратно. После извлечения иголки из геотекстиля остается сквозное отверстие. Количество сквозных отверстий выбирают из интервала 8-12 шт./см. В результате образования указанных сквозных отверстий в иглопробивном и термически скрепленном нетканом геотекстиле, из которого выполнена верхняя водопроницаемая лента 1, происходит снижение гидравлического сопротивления верхней водопроницаемой ленты 1. В свою очередь, перемещение пучков волокон за пределы геотекстиля, обеспечивает образование из них вертикально ориентированных держателей 8, которые обеспечивают повышение контактной площади поверхности, предназначенной для скрепления с матрицей композита.
Таким образом, представленные доводы указывают на то существенное обстоятельство, что заявляемая полезная модель обеспечивает снижение местного гидравлического сопротивления верхней водопроницаемой ленты 1. Также представленные доводы указывают на то, что заявляемая полезная модель обеспечивает повышение контактной площади поверхности, предназначенной для скрепления с матрицей композита.
Указанное обстоятельство указывает на достижение заявленного технического результата. Заявленная полезная модель обеспечивает расширение арсенала средств указанного назначения.
Осуществление полезной модели.
Верхнюю водопроницаемую ленту 1 (далее также лента) выполнил из иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля марки Bontec NW26 (далее также геотекстиль), введенного в гражданский оборот на территории Российской Федерации.
Совершил действия по определению местного гидравлического сопротивления участка геотекстиля, до совершения действий по его иглопрокалыванию, следующим образом.
Взял трубу с внутренним диаметром 30 мм. Изготовил заглушку из иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля марки Bontec NW26, которую закрепил к торцу трубы и перекрыл сечение трубы. Разместил в полости трубы 1000 мл дистиллированной воды, установил трубу вертикально и зафиксировал время, затраченное на пропускание дистиллированной воды через слой указанного геотекстиля, которое составило 43 секунды.
2
В проводимом эксперименте ленту использовал с размерами: длина 500 мм; ширина 500 мм. Изготовил оснастку в виде стального пуансона со стальными иголками. Пунсон с иголками установил на вертикальные направляющие и подпружинил его. Размеры пуансона: длина 500 мм, ширина 500 мм. Закрепил иголки на пуансоне из расчета 8 шт./см. Использовал иголки с диаметром 2 мм с впадинами, показанными на фиг. 3. Изготовил из стального листа опору со сквозными отверстиями диаметром 2,2 мм, которые разместил с возможностью их совмещения с иголками, закрепленными на пуансоне. Разместил геотекстиль на указанной опоре, а затем приложил силу и совершил перемещение пуансона с иголками вниз таким образом, что пучки волокон геотекстиля проникли во впадины иголок, а затем пучки волокон совместно с иголками переместил за пределы геотекстиля, после этого под действием пружин пуансон с иголками переместился вверх, при этом пучки волок остались за пределами геотекстиля и образовали вертикально ориентированные держатели 8 (см. фиг. 2). Полученные результаты проведенных экспериментов указали на то, что обеспечивается выполнение вертикально ориентированных держателей 8, которые выступают за пределы поверхности Д верхней водопроницаемой ленты 1, что обеспечивает повышение контактной площади поверхности, предназначенной для скрепления с матрицей композита, а, следовательно, обеспечивает достижение технического результата в указанной части.
После совершения указанных действий по иглопрокалыванию геотекстиля совершил повторные действия по определению затраченного времени на пропускание дистиллированной воды через слой геотекстиля после его иглопрокалывания, причем условия проведения повторных действий осуществлял при сохранении условий эксперимента, которые были при первом замере времени.
Взял трубу с внутренним диаметром 30 мм. Изготовил заглушку из иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля марки Bontec NW26, который был получен после его иглопрокалывания, закрепил его к торцу трубы и перекрыл сечение трубы. Разместил в полости трубы 1000 мл дистиллированной воды, установил трубу вертикально и зафиксировал время, затраченное на пропускание дистиллированной воды через слой указанного геотекстиля, которое составило 32 секунды.
Полученные результаты проведенных экспериментов указали на то, что затраченное время на пропускание единицы объема дистиллированной воды через слой геотекстиля составляет 43 секунды, а затраченное время на пропускание единицы объема дистиллированной воды через слой геотекстиля, после его иглопрокалывания, составляет 32 секунды, что свидетельствует об уменьшении местного гидравлического сопротивления геотекстиля, после его иглопрокалывания, а, следовательно, обеспечивает достижение технического результата в указанной части.
Нижнее полипропиленовое тканое геотекстильное полотно с внутренней поверхностью Б и опорной поверхностью Е выполнил марки Bontec SG 40/40, введенной в гражданский оборот на территории Российской Федерации. Толщина полотка: 1 мм.
Отдельные участки нижнего полипропиленового тканого геотекстильного полотна разместил относительно друг друга с образованием конструктивного элемента, имеющего в поперечном сечении -образную форму, содержащую вертикально ориентированные стойки 2 и 5, горизонтально ориентированные опоры 3 и 6, горизонтально ориентированное основание 4. Периферийные участки верхней водопроницаемой ленты 1 уложил на горизонтально ориентированные опоры 3 и 6, а затем посредством иголок сшил периферийные участки верхней водопроницаемой ленты 1 с горизонтально ориентированными опорами 3 и 6 посредством пучков полипропиленовых волокон иглопробивного и термически скрепленного нетканого геотекстиля верхней водопроницаемой ленты 1. Сшивку осуществил посредством использования иголок, показанных на фиг. 3, также с образованием вертикально оринтированных держателей 8, которые разместил в закладной полости 7. В результате совершения указанных действий было получено функционально самостоятельное устройство «Армирующее гибкое полимерное волокнистое устройство для скрепления с матрицей композита».
Заявленная полезная модель реализует указанное назначение и обеспечивает получение технического результата.
Заявленная полезная модель является техническим решением, относящимся к устройству, т.к. формула полезной модели содержит совокупность относящихся к устройству существенных признаков, достаточную для решения указанной заявителем технической проблемы и достижения технического результата, обеспечиваемого полезной моделью.
Из приведенного перечня признаков заявляемой полезной модели и решения поставленной задачи наглядно видно, что решение представляет собой новую совокупность существенных признаков, обеспечивающих получение нового технического результата, неизвестного на дату подачи настоящей заявки.
Заявляемая полезная модель обеспечивает решение поставленной задачи и получение нового технического результата, который действительно может быть получен при его использовании. Между совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом существует прямая причинно-следственная связь, т.к. каждый из признаков независимого пункта формулы полезной модели необходим, а вместе достаточны для обеспечения получения нового технического результата. Каждый существенный признак полезной модели, нашедший свое выражение в независимом пункте формулы полезной модели, влияет на достижение указанного выше технического результата.
Каждый признак полезной модели в отдельности является существенным, а их сочетание образует совокупность существенных признаков полезной модели, оказывающих влияние на достижение технического результата. Признаки полезной модели, характеризующие взаимное размещение отдельных элементов устройства друг относительно друга, также являются существенными, т.к. оказывают свое влияние на достижение технического результата и решение поставленной задачи.
Заявляемая полезная модель является промышленно применимой, т.к. может быть использована в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях экономики или в социальной сфере, где используются объекты заявленного назначения. Заявляемая полезная модель может быть воспроизведена в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы полезной модели с использованием известных и доступных материалов, технологий, технологического оборудования и имеющихся навыков работников. В случае осуществления полезной модели действительно возможна реализация указанного выше назначения и получение заявленного технического результата.
Заявляемая полезная модель является новой, т.к. она неизвестно из уровня техники. Не известна из уровня техники совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели и их влияние на получение заявляемого технического результата.
Существенные признаки полезной модели носят технический характер, идентифицируемы и охарактеризованы в терминах, которые известны в технике.
Совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели, необходима и достаточна для получения заявляемого технического результата. Заявляемая совокупность признаков полезной модели обеспечивает получение неожиданного, необычного сверхсуммарного технического результата, который превосходит технический результат, получаемый от каждого существенного признака в отдельности, применительно к объектам указанного назначения.
Заявленная полезная модель соответствует условиям патентоспособности, предусмотренным абзацем первым пункта 1 статьи 1351 Гражданского кодекса Российской Федерации (далее - Кодекс): является техническим решением, относящимся к устройству, достигается указанный технический результат, существует причинно-следственная связь между признаками заявленной полезной модели и указанным техническим результатом, описание полезной модели содержит обоснование достижения технического результата, обеспечиваемого полезной моделью, полезная модель не противоречит известным законам природы и знаниям современной науки о них.
Заявитель выполнил требования в документах заявки, предусмотренные подпунктами 1-4 пункта 2 статьи 1376 Кодекса. Описание полезной модели раскрывает ее с полнотой, достаточной для осуществления полезной модели специалистом в данной области техники. Содержатся в документах заявки сведения о назначении полезной модели, о техническом результате, обеспечиваемом полезной моделью, раскрыта совокупность существенных признаков, необходимых для достижения указанного заявителем технического результата. Заявителем соблюдены установленные требования к документам заявки, применяемые при раскрытии сущности полезной модели и раскрытии сведений о возможности осуществления полезной модели.
Заявителем соблюдены требования, установленные подпунктом 3 пункта 2 статьи 1376 Кодекса к содержанию формулы полезной модели.
Таким образом, заявленная полезная модель является устройством, соответствует требуемым условиям патентоспособности полезной модели (новизна, промышленная применимость), описание полезной модели раскрывает ее сущность с полнотой, достаточной для осуществления полезной модели специалистом в данной области техники, полезная модель обеспечивает получение заявленного технического результата, решение поставленной задачи.