РУЛОННЫЙ БИОМАТ

Полезная модель относится к области агропромышленных средств для технической рекультивации нарушенных земель, в частности для восстановления почвенно-растительного слоя, а также для укрепления и защиты естественных и искусственных грунтовых поверхностей от эрозионных процессов.
Известен используемый для покрытий открытого грунта и при создании рулонных газонов искусственный грунт для выращивания растений, состоящий из питательного слоя - ионообменного полиакрилонитрильного волокна - и корнеобитаемого слоя, который выполнен в виде нетканого термоклеенного материала из штапелированных полиэфирных или полипропиленовых волокон и расположен на водоудерживающем слое из целлюлозных волокон в виде прочеса или нетканого материала (Патент РФ №2209543 С2, опубл. 10.08.2003).
При использовании этого искусственного грунта для создания рулонных газонов в результате прорастания корней растений через его волокнистые слои происходит дополнительная фиксация последних относительно друг друга, при этом сохраняется возможность сворачивания живого коврового газона в рулон.
Недостатками этого рулонного газона являются непродолжительный срок его хранения в рулонах, сложность транспортировки на удаленные объекты, слабая защита от эрозионных процессов ввиду несвязности почвенного слоя рулонного газона с защищаемой грунтовой поверхностью.
Известен иглопрошивной биомат, представляющий собой многослойную, по меньшей мере трехслойную, конструкцию, включающую армирующие слои и размещенный между каждыми двумя армирующими слоями и скрепленный с ними слой наполнителя, содержащий семена растений, в котором армирующие слои выполнены в виде тканых или нетканых полотен или мелких сеток с размером ячеек 3÷5 мм из разлагающихся натуральных или искусственных, химического происхождения, волокон, при биоразложении образующих питательную среду для растений, или из названных разлагающихся волокон с примесью неразлагающихся или слаборазлагающихся искусственных волокон. В качестве разлагающихся натуральных волокон могут быть использованы хлопковые, или джутовые, или кокосовые, или льняные, или другие волокна растительного происхождения, или их комбинация. В качестве разлагающихся искусственных, химического происхождения, волокон могут быть использованы волокна, произведенные из целлюлозы, или поливинилового спирта, или из других биоразлагаемых материалов, в том числе и синтетических, или комбинация волокон из этих материалов. В качестве примеси из неразлагающихся или слаборазлагающихся искусственных волокон могут быть использованы полиэфирные, или полиамидные, или полипропиленовые, или полиэтиленовые, или другие полимерные волокна, или их комбинация (Патент РФ №2338348 С1, опубл. 20.11.2008).
К недостаткам этого аналога следует отнести следующее. Как правило, размер ячеек армирующей сетки составляет 3-5 мм, что обусловлено необходимостью достижения высоких прочностных свойств на разрыв, поскольку рассматриваемые биоматы, как правило, весьма дорогостоящи и предназначены для использования на крутых откосах и до момента проростания растений в грунт подвержены значительным растягивающим нагрузкам. При этом, размер семян, традиционно используемых в биоматах, составляет, преимущественно, 6-8 мм и более, соответственно, в процессе укладки семена оказываются либо поверх, либо под армирующей сеткой. В первом случае покров, образуемый проросшими растениями, равномерен, но связь корневой системы с грунтом слаба, поскольку ее развитию мешает армирующая сетка. Во втором случае обеспечена хорошая проростаемость корневой системы в грунт, однако ухудшается равномерность покрова, развитию которого мешает армирующая сетка. Соединение элементов биомата иглопрошивным способом также создает препятствие в виде прошивочных нитей для свободного проростания растений из семян.
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является биомат, имеющий слоистую конструкцию, в составе которой имеется армирующая сетка, ячейки которой образованы основой и утком (как правило, с использованием полиэтиленовых, полипропиленовых либо комбинированных волокон) сеткой (http://meaplast.ru/proizvodstvo-biomatov/).
К недостаткам прототипа следует отнести следующее. Как правило, размер ячеек армирующей сетки составляет 3-5 мм, что обусловлено необходимостью достижения высоких прочностных свойств на разрыв, поскольку рассматриваемые биоматы, как правило, весьма дорогостоящи и предназначены для использования на крутых откосах и до момента проростания растений в грунт подвержены значительным растягивающим нагрузкам. При этом, размер семян, традиционно используемых в биоматах, составляет, преимущественно, 6-8 мм и более, соответственно, в процессе укладки семена оказываются либо поверх, либо под армирующей сеткой. В первом случае покров, образуемый проросшими растениями, равномерен, но связь корневой системы с грунтом слаба, поскольку ее развитию мешает армирующая сетка. Во втором случае обеспечена хорошая проростаемость корневой системы в грунт, однако ухудшается равномерность покрова, развитию которого мешает армирующая сетка.
Исходя из изложенного, задачей полезной модели является создание рулонного биомата, обладающего как хорошей проростаемостью покрова, так и хорошей проростаемостью корневой системы в грунт, без ухудшения его прочностных свойств.
Технический результат - повышение качества рулонного биомата за счет повышения прорастаемости покрова и корневой системы.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в рулонном биомате, имеющем слоистую конструкцию, в составе которой имеется армирующая сетка, ячейки которой образованы основой и утком, основа и уток сетки выполнены из полиэфира, и в местах их пересечений они скреплены между собой, при этом основа и уток скреплены фиксирующей пропиткой, или основа и уток скреплены между собой в местах их пересечения прошивной нитью, оптимально, если армирующая сетка выполнена с превышающими размер семян ячейками и размещена в едином с ними слое, наиболее рационально, если ячейки образованы наложением друг на друга основы и утка.
Полезная модель поясняется изображениями, где на:
Фиг. 1 - представлена конструкция заявленного биомата, вид с торца;
Фиг. 2 - сечение А-А (фрагмент) на Фиг. 1.
Биомат включает скрепленные между собой иглопробивным способом верхний 1 и нижний 2 нетканые слои с размещенными между ними наполнителем с фракциями 3 и семенами 4 и армирующей сеткой 5. При этом армирующая сетка 5 выполнена из полиэфира, прочностные свойства которого допускают без ухудшения сопротивляемости на разрыв увеличить размеры ячеек, что в свою очередь позволяет использовать более широкую номенклатуру семян (с размерами, не превосходящими размер ячеек армирующей сетки). Фракции 3 наполнителя - питательные и иные необходимые для поддержания проростания семян вещества -как правило, имеют размер, в 2-3 и более раз меньший, нежели семена 4.
Полезная модель основана на свойствах полиэфирного волокна применительно к конструкции биомата. К используемым свойствам относятся:
- отличная устойчивость к действию растворителей, в том числе - органических, плесени, светопогоды, моли, микроорганизмов, коврового жучка;
- низкие показатели теплопроводности и хорошая упругость;
- прочность у полиэфирных волокон при растяжении выше, чем у прочих видов химических и натуральных волокон, при этом они значительно легче;
- устойчивость к истиранию;
- отличная термостойкость - полиэфирные волокна по этому параметру превосходят большинство натуральных.
Частично эти свойства полиэфирных волокон используются и в вышеуказанных аналогах (см., например, Патент РФ №2338348 С1, опубл. 20.11.2008), однако в них полиэфирные волокна используются только в виде добавок к натуральным и/или разлагающимся синтетическим волокнам, что не позволяет в полной мере использовать прочностные свойства полиэфирных волокон.
Исходя из поставленной задачи было выявлено, что оптимальным ее решением является формирование ячеек армирующей сетки с размерами, превышающими размер семян, что позволяет размещать семена в ячейках сетки в едином слое. При этом необходимость достижения высоких прочностных свойств диктует использование полиэфирных волокон без примесей, ухудшающих прочностные свойства. Экспериментально было выявлено, что, поскольку полиэфирные волокна обладают чрезвычайно низким коэффициентом трения, то:
- семена 4, как и фракции 3, почти все соскальзывают по волокнам внутрь ячеек, т.е. ничто не препятствует проростанию как их корневой системы, так и покрову; (1)
- ввиду малого трения полиэфирных волокон, при формировании сетки 5 плетением практически невозможно стабилизировать положение основы (на Фиг. 2 - горизонтальные волокна) и утка (на Фиг. 2 - вертикальные волокна) сетки друг относительно друга, т.е. ячейки «гуляют», произвольно уменьшаясь и увеличиваясь, что препятствует решению поставленной задачи. (2)
Решением, позволяющим нейтрализовать действие фактора (2), явилась принудительная фиксация ячеек путем крепления основы и утка друг к другу в местах 6 их пересечения. Такая фиксация достигалась, например, приклеиванием, сшиванием и т.п. основы и утка друг к другу в местах их пересечения. Также фиксацию ячеек сетки можно обеспечить пропиткой сетки в процессе ее производства фиксирующим составом, но это решение представляется сложным, дорогостоящим и имеющим побочные негативные последствия.
Работа полезной модели практически ничем не отличается от работы прототипа - биомат укладывается на почву (встык с другими биоматами) и фиксируется в требуемом положении, например, колышками. При этом биомат демонстрирует прекрасную проростаемость корневой системы в почву и густоту покрова - до 15-20% выше, чем у прототипа. Кроме того, за счет упругости и эластичности армирующей сетки, заметно более плотное, чем у прототипа, прилегание к неровностям почвы, что также повышает качественные характеристики биомата за счет его лучшей «сцепляемости» с почвой. Прочность биомата на растяжение по сравнению с прототипом и аналогами в сопоставимых размерных, весовых и ценовых кондициях выше до 30%. Кроме того, ввиду эластичности примененной полиэфирной армирующей сетки заявленный рулонный биомат способен скручиваться в рулон на 15% и более плотно, чем прототип, что весьма существенно при его транспортировке и/или хранении для снижения объема - снижения издержек.
Изложенное позволяет констатировать, что поставленная задача - создание биомата, обладающего как хорошей проростаемостью покрова, так и хорошей проростаемостью корневой системы в грунт, без ухудшения его прочностных свойств - решена, а заявленный технический результат - повышение качества биомата - достигнут.
Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области агропромышленных средств для технической рекультивации нарушенных земель, в частности для восстановления почвенно-растительного слоя, а также для укрепления и защиты естественных и искусственных грунтовых поверхностей от эрозионных процессов;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.