ГЕОКОМПОЗИТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
GEOCOMPOSITE AND ITS PRODUCTION METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к геокомпозиту. Изобретение было разработано в конкретной связи с геокомпозитом, который состоит из многочисленных слоев, и который пригоден для укрепления и/или дренирования грунта. Изобретение также относится к способу получения такого геокомпозита.
Уровень техники
Известны дренажные геокомпозиты, которые составлены слоями различных материалов. Как правило, эти дренажные геокомпозиты состоят из двух полотен геотекстиля, например, нетканого текстильного материала, которые скреплены с промежуточным разделительным слоем. Разделительный слой обычно представляет собой проницаемый материал, например, геомат, георешетку или геосетку. Геомат, который пригоден для этого применения, например, известен из патентного документа EP1160367 (на имя фирмы Greenvision Ambiente SpA), и составлен совокупностью экструдированных нитей из пластика, которые перепутаны между собой и сварены друг с другом в процессе горячего формования, чтобы образовать тонкий матрас с низкой плотностью, то есть, с высоким коэффициентом пористости.
Дренажный геокомпозит конкретного типа известен под наименованием «Terram Frost Blanket» и производится фирмой TERRAM. Этот геокомпозит сформирован двумя слоями нетканого текстильного материала, которые разделены экструдированной георешеткой из пластического материала. Нижний слой нетканого текстиля выполнен из материала водоотталкивающего типа, чтобы предотвращать или ограничивать проникновение влаги из грунта внутрь геокомпозита. Этот геокомпозит в частности предназначен для уменьшения повреждения, например, дорожного покрытия, в результате циклов замораживания/оттаивания грунта под дорожным покрытием. Назначение этого геокомпозита состоит в ограничении проникновения влаги под действием капиллярных сил из грунта под геокомпозитом в верхнюю область грунта или дорожного покрытия.
Геокомпозиты известного типа эффективны и в настоящее время пригодны для многих вариантов применения, но имеют некоторые изначально присущие пределы применимости, которые в некоторых случаях препятствуют их использованию или вообще не допускают его. Когда промежуточный разделительный слой выполнен из георешетки, как в случае вышеупомянутого «Terram Frost Blanket», существует опасность того, что давление, более высокое, чем предусмотренное для геокомпозита, приложенное, например, в локальной области, может привести два полотна геотекстиля в контакт друг с другом через отверстия в георешетке. Это приводит к исчезновению в этой зоне изолирующего/дренирующего действия геокомпозита, которое тем самым прекращает исполнение им своей функции. Поэтому, чтобы устранить этот недостаток, требуется использование относительно жестких геотекстильных полотен, которые могут противостоять локализованному прогибанию под действием высокого давления, что, естественно, повышает стоимость самих полотен и тем самым геокомпозита, в котором они использованы.
Еще одно ограничение геокомпозитов известного типа состоит в ограниченной толщине, которая не делает их достаточно мягкими для применения, например, в качестве подложки для спортивных площадок, чтобы обеспечивать надлежащий эффект поглощения ударов от шагов спортсменов («амортизации толчков»), поэтому безуспешными в обеспечении предотвращения повреждений суставов спортсменов.
Сущность изобретения
Цель изобретения состоит в создании геокомпозита, который устраняет недостатки предшествующего уровня техники, и, в частности, который сокращает риск потери эффективности в результате воздействия локализованных высоких давлений, и который тем самым обеспечивает надлежащее поглощение ударов («амортизацию толчков»). Еще одна цель изобретения заключается в создании геокомпозита, изготовление которого является простым и экономичным, и который является эффективным, удобным и надежным в пользовании. Еще одной целью изобретения является создание способа получения геокомпозитов, который является технологически гибким, и который может быть эффективно использован для формирования различных геокомпозитов, которые имеют желательные механические свойства и характеристики фильтрации.
Для достижения вышеуказанных целей изобретение относится к геокомпозиту и к способу, который пригоден для его получения, имеющих характеристики, указанные в пунктах прилагаемой формулы изобретения.
Согласно одному конкретному аспекту изобретения предложен базовый геокомпозит, который пригоден для укрепления и/или дренирования грунта. Базовый геокомпозит может быть составлен многочисленными слоями геосинтетиков. Базовый геокомпозит может включать по меньшей мере два слоя геотекстиля, предпочтительно нетканого текстиля, которые разделены трехмерным геоматом. Геомат может быть типа матраса, который выполнен из экструдированных нитей из пластического материала, которые спутаны между собой после их экструзии так, чтобы образовывать структуру, имеющую данную толщину, и имеющую очень низкую плотность и нерегулярные поры в ней. Более конкретно, предложен геокомпозит, который может включать по меньшей мере первое геотекстильное полотно и по меньшей мере второе геотекстильное полотно, которые могут быть термоприсоединены к сторонам промежуточного разделительного слоя. Промежуточный разделительный слой может быть сформирован посредством по меньшей мере одного геомата из переплетенных пластиковых нитей. Геомат может иметь толщину приблизительно от 4 до 5 мм, или более.
Согласно одному конкретному аспекту изобретения геотекстильные полотна являются относительно гибкими и состоящими из спутанных нитей, и, где это применимо, термофиксированными во время процесса изготовления. Согласно одному варианту, по меньшей мере одно из геотекстильных полотен может быть водоотталкивающим, то есть, может иметь поры с размером, который является достаточно малым, чтобы не пропускать влагу, которая могла бы проникать в полотно под действием капиллярных сил.
Согласно еще одному аспекту изобретения базовый геокомпозит может быть использован для формирования геокомпозита, имеющего множественную структуру. Во множественном геокомпозите по меньшей мере одно из полотен базового геокомпозита может быть термофиксировано с по меньшей мере одним дополнительном слоем геосинтетика. По меньшей мере один дополнительный слой геосинтетика может быть выбран из группы, включающей георешетки, геосетки, геоматы, геотекстили, геомембраны, или их комбинацию или напластование.
Согласно одному конкретному аспекту, геокомпозит может включать геомат и/или георешетку, которые соединены с одним или обоими полотнами базового геотекстиля. Структура этого типа имеет - в дополнение к желательным характеристикам дренирования грунта - хорошую способность поглощать удары, что делает ее особенно благоприятной, например, в изготовлении беговых дорожек или спортивных площадок, и тому подобных. Присутствие промежуточного геотекстиля в многослойном изделии создает планарное упрочнение, которое в результате поглощения ударов благодаря своему собственному сопротивлению натяжению, передает меньшую нагрузку на нижележащий слой геомата, тем самым повышая устойчивость к разрушению. Если геокомпозит имеет геомат и георешетку, которые соединены друг с другом, например, горячей термофиксацией, он становится проявляющим особенно высокую устойчивость относительно его толщины без снижения его дренирующей способности. Это делает благоприятным его применение, например, в местах, где становятся высокими прилагаемые к геокомпозиту локализованные давления, например, для использования в местах хранения мусора.
Если геокомпозит имеет дополнительный слой, который выполнен из геомата, то предложен конкретный аспект изобретения, согласно которому на него наносят, предпочтительно термосваркой, непроницаемую геомембрану.
В способе получения геокомпозита вышеуказанного типа сначала изготавливают геокомпозит базового типа с геоматом в качестве разделительного элемента между двумя слоями геотекстиля, предпочтительно в форме слоя нетканого текстиля. Изготовление проводят получением геомата согласно известным в технологии способам. Затем геомат пропускают через пару валиков, которые протягивают два слоя геотекстиля, которые сматывают с соответствующих рулонов. Подведение тепла, например, посредством локализованных нагревателей, или нагреванием самих валиков, приводит к локализованному размягчению нитей геомата, с которыми два геотекстиля адгезивно связываются в результате термосварки с обеих сторон. Полученный этим путем базовый геокомпозит охлаждают и наматывают в рулоны для последующей обработки, чтобы изготовить упомянутые выше варианты многослойного геокомпозита. В частности, базовый геокомпозит может быть размотан с рулона, и с помощью одного или многих валиков направлен под геомат и/или георешетку при локальном подведении тепла, чтобы провести термосварку геомата и/или георешетки с одним из геотекстилей базового геокомпозита. Локальное подведение тепла также может приводить к термосварке геомата и георешетки друг с другом, а также с геотекстилем базового геокомпозита в режиме непрерывного процесса.
В альтернативном варианте, георешетка и геомат могут быть подвергнуты термосварке выше по потоку относительно места их термосварки с геотекстилем базового геокомпозита, с которым их тем самым соединяют термосваркой или с помощью клеевых материалов (адгезивов).
В одном варианте базовый геотекстиль, который сматывают с рулона, подают под геомат и геомембрану. В этом случае локальное подведение тепла также обеспечивает термосварку геомата и геомембраны с базовым геокомпозитом.
В установке для получения геокомпозита как температуру, так и давление, прилагаемое для проведения термосварки различных слоев друг с другом, регулируют для обеспечения того, чтобы они были надлежащими для фиксации слоев друг с другом без превышения таких значений, при которых происходит уплотнение геокомпозита и, в частности, геомата(-ов) до такой степени, что ухудшается дренирующее действие геокомпозита.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и характеристики станут ясными из нижеследующего подробного описания предпочтительного варианта исполнения, которое представлено со ссылкой на сопроводительные чертежи, которые приведены только в качестве неограничивающего примера, и на которых:
- Фигура 1 представляет схематический вид в изометрии одного примера базового геокомпозита, включающего аспекты настоящего изобретения,
- Фигура 2 представляет схематический вид установки для получения базового геокомпозита из Фигуры 1,
- Фигура 3 представляет схематический вид в изометрии первого примера многослойного геокомпозита на основе базового геокомпозита из Фигуры 1,
- Фигура 4 представляет схематический вид установки для получения многослойного геокомпозита из Фигуры 3,
- Фигура 5 представляет схематический вид в изометрии второго примера многослойного геокомпозита на основе базового геокомпозита из Фигуры 1, и
- Фигура 6 представляет схематический вид установки для получения многослойного геокомпозита из Фигуры 5.
Подробное описание изобретения
Теперь со ссылкой на Фигуру 1, базовый геокомпозит 10 включает нижнее полотно 12 из геотекстиля, предпочтительно, но без ограничения, нетканого текстиля, например, из полипропилена. Кроме того, базовый геокомпозит 10 включает верхнее полотно 14 из геотекстиля, которое предпочтительно, но без ограничения, представляет собой нетканый текстильный материал, например, из полипропилена. Нижнее полотно 12 и верхнее полотно 14 могут быть одинаковыми или отличающимися друг от друга. В частности, для вариантов применения, в которых является благоприятным или необходимым обеспечение защиты от льда, нижнее полотно 12 может быть водоотталкивающего типа, в частности, с размером пор, которые являются достаточно малыми, чтобы предотвращать проникновение влаги через нижнее полотно 12 под действием капиллярных сил. Нижнее полотно 12 и верхнее полотно 14 скреплены с обеими сторонами промежуточного разделительного слоя 16, который предпочтительно сформирован из геомата. Как известно в этой области техник, геомат представляет собой слой материала, который сформирован спутанными нитями из пластического материала, которые сварены между собой так, чтобы образовывать структуру, имеющую данную толщину, и имеющую очень низкую плотность и нерегулярные поры в ней. Промежуточный разделительный слой 16 предпочтительно имеет толщину приблизительно от 4 до 5 мм или более, так, чтобы предотвращать любой контакт, даже случайный, между нижним полотном 12 и верхним полотном 14, например, обусловленный локализованным давлением или смятием базового геокомпозита 10, в то же время оставаясь действующим.
Базовый геокомпозит 10 получают на установке и способом общеизвестного типа, как схематически показано в Фигуре 2. Из экструдера 21 выводят горячие нити 23 пластического материала, например, полипропилена, полиэтилена, полиамида, сложного полиэфира, или смеси таких полимеров, и, где это применимо, с частью, которая также имеет природное происхождение. Под экструдером 21 размещен охладительный бак 22, который содержит охлаждающую жидкость для охлаждения горячих нитей 23, которые, будучи поддерживаемыми валиком 24, переплетаются друг с другом, образуя трехмерную структуру материала. Скорость экструзии горячих нитей 23 и скорость вращения валика 24 регулируют и синхронизируют, чтобы получать геомат 16, имеющий предварительно заданную толщину, предпочтительно приблизительно от 4 до 5 мм или более. Геомат 16 затем пропускают через пару валиков, нижний валик 29 и верхний валик 31, которые предпочтительно слегка сжимают его. Одно из двух полотен, которые образуют базовый геокомпозит 10, протягивают по верхнему валику 31, например, верхнее полотно 14, которое подают с первого рулона 26. Другое из двух полотен протягивают по нижнему валику 29, например, нижнее полотно 12, которое подают со второго рулона 27. При пропускании между нижним валиком 29 и верхним валиком 31 геомат 16 и нижнее полотно 12 и верхнее полотно 14 локально нагревают, чтобы выполнить их термосварку. Локализованное нагревание может быть проведено нагреванием самого нижнего валика 29 и верхнего валика 31, или же отдельным нагревателем, таким как горелки 30, или излучатели, или другие функционально подобные устройства.
В варианте, который не иллюстрирован, верхнее полотно 12 и нижнее полотно 14 пропускают как по нижнему валику 29, так и по верхнему валику 31, соответственно, тогда как валик 24 выполнен с возможностью формирования единого геомата, который будет образовывать разделительный материал 16 базового геокомпозита 10. Описанный выше базовый геокомпозит 10 может быть благоприятным образом использован для получения многослойных геокомпозитов. Для этой цели базовый геокомпозит 10 может быть направлен в последующие технологические стадии как на той же установке, так и в другом месте. В первом случае ниже по потоку относительно технологической установки для получения базового геокомпозита 10 предусматриваются дополнительные технологические станции, которые синхронизированы с технологической установкой для получения базового геокомпозита 10. В альтернативном варианте, базовый геокомпозит 10 хранят на складе после, например, наматывания на базовые рулоны 32, как схематически показано в Фигуре 2, которые могут быть впоследствии использованы для получения многослойных геокомпозитов.
Этот последний режим применения обеспечивает значительную технологическую гибкость, создавая возможность получения базового геокомпозита 10 как для использования только в качестве обычного дренажного геокомпозита, так и для применения в качестве базового материала для получения более сложных геокомпозитов, которые требуются время от времени для конкретных нужд, в количествах, необходимых в данное время.
Теперь со ссылкой на Фигуру 3 приведен первый пример сложного геокомпозита 20, который включает базовый геокомпозит 10, который состоит из двух геотекстильных полотен 12, нижнего полотна 12 и верхнего полотна 14, которые сварены с промежуточным разделительным слоем 16, который получен, например, из геомата, как показано выше, предпочтительно имеющего толщину от 4 до 5 мм или более. В термосваренном состоянии на верхнем полотне 14, на стороне, противолежащей относительно промежуточного разделительного слоя 16, размещают второй промежуточный разделительный слой 19, который также получен, например, из геомата, также предпочтительно имеющего толщину от 4 до 5 мм или более. В термосваренном состоянии на втором промежуточном разделительном слое 19 размещают наружное полотно 25 из геотекстиля, которое предпочтительно, но без ограничения, представляет собой нетканый текстильный материал, например, из полипропилена, или одного из материалов, указанных выше со ссылкой на нижнее полотно 12 и верхнее полотно 14. Наружное полотно 25 может быть типа, который идентичен нижнему полотну 12 и/или верхнему полотну 14, или типа, который отличается от обоих из нижнего полотна 12 и верхнего полотна 14. Согласно конкретному варианту исполнения, наружное полотно 25 также может быть непроницаемым или водоотталкивающим геосинтетиком.
Описанный выше и иллюстрированный в качестве примера на Фигуре 3 многослойный геокомпозит 20 может быть получен в установке и способом, которые схематически изображены на Фигуре 4. Установка имеет сходства со схематически описанной на Фигуре 2 установкой для получения базового геокомпозита 10. Из экструдера 21’ выводят горячие нити 23’ пластического материала, например, полипропилена, полиэтилена, полиамида, сложного полиэфира, или смеси таких полимеров, и, где это применимо, с частью, которая также имеет природное происхождение. Под экструдером 21’ размещен охладительный бак 22’, который содержит охлаждающую жидкость для охлаждения горячих нитей 23’, которые, будучи поддерживаемыми валиком 24’, переплетаются друг с другом, образуя трехмерную структуру материала. Скорость экструзии горячих нитей 23’ и скорость вращения валика 24’ регулируют и синхронизируют, чтобы получать разделительный геомат 19, имеющий предварительно определенную толщину, предпочтительно приблизительно от 4 до 5 мм или более. Затем разделительный геомат 19 пропускают через пару из двух валиков, нижний валик 29’ и верхний валик 31’, которые предпочтительно слегка сжимают его. Базовый геокомпозит 10, который сматывают с базового рулона 32, пропускают по нижнему валику 29’.
Геотекстиль 25, который сматывают с соответствующего рулона 26’, пропускают по верхнему валику 31’.
Во время прохода между нижним валиком 29’ и верхним валиком 31’ базовый геокомпозит 10 сваривается с разделительным геоматом 19 и соединяется с наружным полотном 25, чтобы образовать многослойный геокомпозит 20, который наматывают на сборный рулон 35. Геомат 19 и базовый геокомпозит 10 локально нагревают, чтобы провести их термосварку. Локализованное нагревание может быть проведено нагреванием самого нижнего валика 29’ и верхнего валика 31’, или же отдельным нагревателем, таким как горелки 30’, или излучатели, или другие функционально подобные устройства.
Со ссылкой на Фигуру 5, теперь будет описан второй пример сложного геокомпозита 40, который включает базовый геокомпозит 10, который описан выше, и который состоит из двух геотекстильных полотен 12, нижнего полотна 12 и верхнего полотна 14, которые сварены с промежуточным разделительным слоем 16, который получен, например, из геомата, как показано выше, предпочтительно имеющего толщину от 4 до 5 мм или более. На стороне, противолежащей относительно промежуточного разделительного слоя 16, с верхним полотном 14 скреплен геомат 42, который упрочнен георешеткой 44, например, типа, состоящего из лент пластиковых нитей, которые термосварены между собой в форме основы и утка, как показано выше со ссылкой на сложный геокомпозит 20 на Фигуре 3. Георешетка 44 смешана с перепутанными пластиковыми нитями и/или размещена между ними, которые образуют геомат 42 во время процесса экструзии.
Описанный выше и проиллюстрированный в качестве примера на Фигуре 5 многослойный геокомпозит 40 может быть получен в установке и способом, схематически проиллюстрированными на Фигуре 6.
Из экструдера 21’’ выводят горячие нити 23’’ пластического материала, например, полипропилена, полиэтилена, полиамида, сложного полиэфира, или смеси таких полимеров, и, где это применимо, с частью, которая также имеет природное происхождение. Под экструдером 21’’ размещен охладительный бак 22’’, который содержит охлаждающую жидкость для охлаждения горячих нитей 23’’, которые, будучи поддерживаемыми валиком 24’’, переплетаются друг с другом, образуя трехмерную структуру материала. Далее по валику 24’’ пропускают георешетку 44, которую сматывают с рулона 26’’, и которую пропускают через натяжное устройство 28’’, занимающее такое положение, в котором оказывают влияние на положение георешетки 44, более или менее центрированное относительно центра геомата 42, который сформирован из нитей 23’’, которые свариваются между собой и также с георешеткой 44. Скорость экструзии горячих нитей 23’’ и скорость вращения валика 24’’ регулируют и синхронизируют, чтобы получать геомат 42, имеющий предварительно заданную толщину, предпочтительно приблизительно от 4 до 5 мм или более. Разделительный геомат 42, который упрочнен георешеткой 44, затем пропускают через пару валиков, нижний валик 29’’ и верхний валик 31’’, чтобы соединить с базовым геокомпозитом 10 путем, подобным описанному выше со ссылкой на Фигуру 4, на которую может быть приведена ссылка.
Конечно, могут быть предусмотрены другие варианты сложных геокомпозитов на основе базового геокомпозита 10, с использованием любой комбинации одного или многих из георешеток, геосеток, геоматов, геотекстилей и/или геомембран, которые наслаивают на одну из двух сторон или на обе стороны базового геокомпозита 10, согласно принципам формирования, которые будут очевидными квалифицированному специалисту в этой области технологии по прочтении данного описания и из сопроводительных Фигур. Промежуточный разделительный слой 16 также может включать одну или многие геосетки или георешетки из материала и/или одного или многих металлических армирующих сеток, которые зафиксированы, или вставлены, или вплетены в перепутанные пластиковые нити, которые составляют геомат промежуточного разделительного слоя 16.
Конечно, в то время как принципы изобретения остаются теми же, формы вариантов его осуществления и детали конструкции могут широко варьироваться относительно того, что описано и иллюстрировано, без выхода тем самым за пределы области настоящего изобретения.