ТКАНАЯ ТРЕХМЕРНАЯ СЕТКА
WOVEN THREE-DIMENSIONAL MESH

Изобретение относится к производству композиционных материалов, в частности к изготовлению трехмерных тканых каркасных сеток определенного профиля, состоящих из продольных нитей основы и поперечных нитей утка. Сетки могут использоваться в качестве армирующей основы для композиционных материалов 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 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. Недостатком является использование дополнительных усилительных нитей для придания решетке необходимой прочности, что снижает технологичность изготовления и усложняет структуру решетки.
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. Недостатком является невысокая поперечная жесткость изделия, обусловленная увеличенным расстоянием между выступами 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. Невысокая плотность расположения выступов на поверхности сетки и большая ширина выступов и впадин, сопровождающаяся образованием длинных свободных зон без переплетений, ослабляют сетку. Недостатком является невысокая поперечная жесткость сетки.
Технической задачей заявляемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик изделия.
Технический результат заключается в повышении поперечной жесткости сетки.
Технический результат обеспечивается тем, что в тканой трехмерной сетке, содержащей участки, на которых нити основы переплетены с нитями утка, и участки, на которых нити основы перекрывают уточные нити без образования переплетений, согласно изобретению один раппорт содержит десять нитей основы и десять нитей утка, в одном раппорте по утку перекрытия и переплетения уточных нитей с первой по четвертую симметричны перекрытиям и переплетениям уточных нитей с шестой по девятую с нитями основы, каждая нить основы в раппорте имеет расположения над уточными нитями в пределе от 20 до 90% от общего количества нитей утка в раппорте и имеет расположения под уточной нитью в пределе от 80 до 10% от общего количества нитей утка в раппорте.
Технический результат достигается за счет того, что раппорт содержит десять нитей основы и десять нитей утка, что обеспечивает частую повторяемость рисунка, а именно повторение выступов как в продольном, так и в поперечном направлении вдоль поверхности сетки. В одном раппорте по утку расположение перекрытий и переплетений уточных нитей с нитями основы на участке с первой по четвертую уточную нить симметричны перекрытиям и переплетениям уточных нитей на участке с шестой по девятую уточную нить. Данная схема обеспечивает образование в раппорте по утку одного центрального выступа на верхней поверхности сетки и образование по одной боковой поверхности для двух смежных с центральным выступом впадин, расположенных по разные стороны от центрального выступа. Таким образом, симметричность расположения нитей в раппорте по утку позволяет получить один выступ на верхней поверхности сетки, чередующийся с аналогичным по размеру выступу на нижней поверхности сетки. Каждая нить основы в раппорте имеет расположение над уточными нитями в пределе от 10 до 90% от общего количества нитей утка в раппорте и расположена в пределе от 90 до 10% раз под уточной нитью. Чередование участков, на которых нити основы переплетены с нитями утка, и участков, на которых нити основы перекрывают уточные нити без образования переплетений, вызывает стягивание нитей основы и обеспечивает объемность выступов. Экспериментально определено, что именно указанное количество перекрытий в вышеприведенных размерах раппортов основы и утка позволяет получить нужную форму выступов в раппорте и обеспечить оптимальную силу натяжения нитей на участках, где нити основы перекрывают уточные нити без образования переплетений. Недостаточное стягивание приводит к уменьшению высоты выступов и снижению поперечной жесткости, чрезмерное стягивание приводит к деформации боковых сторон выступов и в дальнейшем к преждевременному разрушению сетки. Указанное количество расположений нити основы над уточными нитями в раппорте позволяет в совокупности с размером раппорта и симметричностью схемы по утку обеспечить симметричность формы выступов и впадин, одинаковое расстояние между ними и увеличенное количество выступов на единицу длины сетки. Этим достигается повышение поперечной жесткости сетки не менее чем в 1,5 раза по сравнению с рассматриваемым аналогом.
На фигуре 1 представлен общий рисунок переплетения одного раппорта трехмерной каркасной сетки.
На фигуре 2 представлена схема расположения всех нитей трехмерной каркасной одного раппорта.
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 десять уточных нитей от 1′ до 10′. 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 80% перекрытий уточными нитями, в которых нити утка находятся над нитью основы, а, например, нить основы №5 в пределах раппорта по утку имеет 80% перекрытий нитей основы и 20% перекрытий утка. Каждая нить основы имеет конкретную схему переплетения:
Нить основы 1 проходит над уточной нитью 1′, находится под уточными нитями 2′-8′, проходит над нитью утка 9′, далее под нитью утка 10′.
Нить основы 2 проходит под уточной нитью 1′, над уточной нитью 2′, проходит под уточными нитями 3′-7′, располагается над уточной нитью 8′, далее под уточной нитью 9′ и над уточной нитью 10′.
Нить основы 3 проходит над уточной нитью 1′, под уточной нитью 2′, над уточной нитью 3′, проходит под уточными нитями 4′-6′, располагается над уточной нитью 7′, далее под уточной нитью 8′ и над уточными нитями 9′-10′.
Нить основы 4 проходит над уточными нитями 1′-2′, под уточной нитью 3′, проходит пад уточной нитью 4′, под уточной нитью 5′, располагается над уточной нитью 6′, далее под уточной нитью 7′ и над уточными нитями 8′-10′.
Нить основы 5 проходит над уточными нитями 1′-3′, под уточной нитью 4′, проходит над уточной нитью 5′, под уточной нитью 6′, располагается над уточными нитями 7′-10′.
Нить основы 6 проходит над уточными нитями 1′-2′, под уточной нитью 3′, проходит над уточной нитью 4′, под уточной нитью 5′, располагается над уточной нитью 6′, далее под уточной нитью 7′ и над уточными нитями 8′-10′.
Нить основы 7 проходит над уточной нитью 1′, под уточной нитью 2′, над уточной нитью 3′, проходит под уточными нитями 4′-6′, располагается над уточной нитью 7′, далее под уточной нитью 8′ и над уточными нитями 9′-10′.
Нить основы 8 проходит под уточной нитью 1′, над уточной нитью 2′, проходит под уточными нитями 3′-7′, располагается над уточной нитью 8′, далее под уточной нитью 9′ и над уточной нитью 10′.
Нить основы 9 проходит над уточной нитью 1′, находится под уточными нитями 2′-8′, проходит над нитью утка 9′, далее под нитью утка 10′.
Нить основы 10 проходит под уточными нитями 1′-9′, над нитью утка 10′.
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.
Нити основы тканой трехмерной сетки имеют диаметр до 0,80 мм, а нити утка имеют диаметр до 1,2 мм.
Тканая трехмерная сетка содержит до 1600 нитей основы в одном метре, и до 1000 уточных нитей в одном метре.
Напряжение изгиба при нормативном прогибе (DIN ISO 178) для заявляемой сетки составляет 2,7 МПа, этот же показатель для рассматриваемого аналога составляет 1,6 МПа.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить поперечную жесткость сетки.