Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
НЕТКАНЫЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ
НЕТКАНЫЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

НЕТКАНЫЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в мелиорации при строительстве горизонтального дренажа. Сущность: в волокнистой смеси, состоящей из неразрушающихся синтетических и разрушающихся натуральных волокон, пропитанной связующим, количество натуральных волокон определяют из условий при толщине материала и при толщине при этом максимальное содержание волокон в смеси определено условием , где b1,2 - содержание натуральных волокон в смеси, ч.; δo - исходная толщина материала, см; dэ.в - диаметр элементарного волокна, см; γo - исходная плотность материала, г/см3; γb - плотность синтетических волокон, г/см3 , doср - средний диаметр пор, см, при этом в качестве натуральных волокон используют отходы их производства. 2 ил., 1 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2026432
Класс(ы) патента: D04H1/64, E02B11/00
Номер заявки: 5004144/12
Дата подачи заявки: 01.07.1991
Дата публикации: 09.01.1995
Заявитель(и): Бугай Николай Григорьевич[UA]; Давиденко Алла Семеновна[UA]; Кривоног Валентина Васильевна[UA]; Пивовар Николай Григорьевич[UA]; Фридрихсон Владимир Леопольдович[UA]
Автор(ы): Бугай Николай Григорьевич[UA]; Давиденко Алла Семеновна[UA]; Кривоног Валентина Васильевна[UA]; Пивовар Николай Григорьевич[UA]; Фридрихсон Владимир Леопольдович[UA]
Патентообладатель(и): Фридрихсон Владимир Леопольдович (UA)
Описание изобретения: Изобретение относится к мелиоративному строительству и может быть использовано в мелиорации при строительстве горизонтального дренажа.
Известен нетканый фильтровальный материал для гидромелиорации, выполненный из волокнистой смеси на основе отходов синтетических волокон и регенерированных натуральных волокон при следующем соотношении компонентов, мас.%: отходы синтетических волокон 50-80, регенерированные натуральные волокна 20-50. Смесь пропитана связующим - каучуковым латексом, взятым в количестве от 3-20% от массы материала, на глубину 10-70% от толщины фильтровального материала [1].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является дренажный фильтр на основе плоского неразрушающегося фильтровального материала с соответствующими грунту проходными отверстиями, содержащий водорастворимые или разрушающиеся компоненты. В качестве этих компонентов используется либо водорастворимое связующее, либо разрушающийся волокнистый материал, который врабатывается в текстильное полотно. После растворения или разрушения компонентов в фильтре образуются отверстия, соответствующие дренируемому грунту [2].
Общим недостатком аналога и прототипа является их недостаточная надежность и эффективность при дренировании в различных по мехсоставу грунтах, так как при определении процентного содержания водорастворимых и разрушающихся компонентов не учтена деформация фильтра под воздействием грунта после полного растворения или разрушения компонентов, что естественно изменит поровую структуру материала и скажется на его свойствах.
Кроме того, поровая структура материала зависит от его структурных параметров, диаметра элементарного волокна, степени заполнения объема фильтра волокном, толщины, и поэтому процентное содержание водорастворимых и разрушающихся компонентов в материале необходимо определять с учетом его структурных параметров, что обеспечит надежные эксплуатационные свойства при дренировании любых грунтов.
Целью данного изобретения является повышение надежности и эффективности материала при защите дренажа от заиления, а также снижения его стоимости.
Цель достигается тем, что в нетканом фильтровальном материале, выполненном из волокнистой смеси на основе неразрушающихся синтетических и разрушающихся натуральных волокон и пропитанным связующим, содержание натуральных волокон в смеси ограничено с учетом деформации материала после их полного разрушения структурными параметрами материала и определено из условий
b1= 1-0,785 при толщине материала δo > и
b2= 1- при толщине материала δo < при этом максимальное содержание натуральных волокон в смеси определено условием δo =
Кроме того, в качестве натуральных волокон можно использовать отходы их производства.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "Новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа не были выявлены и потому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию "Существенные отличия".
Условия, определяющие процентное содержание натуральных волокон в смеси, были получены следующим образом.
Защитные свойства дренажного фильтра определяются его способностью защищать дренажную трубу от заиления. Экспериментальные исследования показывают, что контактная устойчивость для волокнистых фильтров соблюдается при условии dcpo/d ≅2-2,5 (1), где dcpo - средний диаметр пор волокнистого материала, d - средний диаметр частиц дренируемого грунта.
Из этого условия следует, что после разрушения натуральных волокон в фильтре должны образоваться поры, средний диаметр которых dcpo≅(2-2,5)d.
Средний диаметр пор нетканых фильтровальных материалов, которые формируются из элементарных волокон длиной значительно больше их диаметра, а связка, скрепляющая волокна, распределена в местах контакта волокон, частично впитывается натуральным волокном и частично обволакивает элементарные волокна, можно определить по формуле
doср= dэ.в (2) где dэ.в - диаметр элементарного волокна, α- плотность укладки волокон в объеме фильтра. α = (3) где γф- плотность материала фильтра; γв- массовая плотность материала волокна.
Подставляя (3) в (2), получим
doср= (4)
Второе условие определено структурным строением нетканого фильтровального материала, когда элементарные волокна расположены в плоскости материала. Установлено, что структура таких материалов стабилизируется при толщине δ≥10 dэ.в.
Дальнейшее увеличение толщины не ведет к изменениям распределения и среднего диаметра пор. Это означает, что минимальная толщина дренажного фильтра должна быть
δ≥10 dэ.в. (5)
Учет деформации нетканого фильтровального материала, после укладки дренажа в грунт, выполнен для двух предельных случаев в зависимости от свойств грунта и скорости разрушения волокон.
П р и м е р 1. После разрушения натуральных волокон оставшийся материал не подвергается дополнительному сжатию и его толщина остается такой же, как и после укладки. В этом случае изменяется плотность материала, средний диаметр пор.
Если представить плотность материала фильтра с частично разрушаемыми волокнами в виде суммы
γ00,10,2 (6) где γ0,1- плотность разрушающихся натуральных волокон;
γ0,2- плотность синтетических волокон.
При этом долевое содержание натуральных волокон в объеме материала равно
= b (7)
Тогда после разрушения натуральных волокон плотность материала фильтра
γф0,20= (1 - b),
а средний диаметр пор
doср= (8)
П р и м е р 2. После разрушения натуральных волокон оставшийся материал подвергается сжатию и его плотность остается такой же, как после укладки, а изменяется только толщина фильтра.
В этом случае γф0, а
δ00 (1 - b), (9)
Таким образом, нетканый фильтровальный материал, после разрушения натуральных волокон должен иметь следующие параметры
doср=
δ = δ0(1-h)
Из формул (8, 9 и 5) можно определить допустимые значения коэффициента b, обозначим их соответственно b1 и b2.
b1= 1 - 0.785 (10)
и
b2= 1 - (11)
Понятно, что нетканый фильтровальный материал с разрушающимися натуральными волокнами должен удовлетворять одновременно двум предельным случаям. Это условие будет выполнено, если значение будет выбрано минимальным из вычисленных b1 и b2.
Максимально допустимое содержание натуральных волокон в фильтровальном материале будет при условии
b1 = b2 (12)
Приравняв правые части формул (10 и 11), определим исходную толщину нетканого фильтровального материала, соответствующую максимальному содержанию натуральных волокон в смеси.
δo = (13)
В таблице помещены значения b1 и b2, вычисленные по формулам (10 и 11) и определены допустимые значения bдоп для конкретного материала с dэ.в. = 15 мкм, γв= 0,95 г/см3 и минимальной толщиной δmin= 150--500 мкм. При решении учитываем, что значенияδ0 и γ0 при современной технологии получения нетканых фильтровальных материалов связаны зависимостью γ0= f(δ0), приведенной на фиг.1.
На фиг. 2 построены экспериментальные зависимости b1 = f(δ0) (1), b2= f(δ0) (2) и зона допустимых значений bдоп (3), при δmin= 0,15 мм. Как видим, bдоп имеет максимум в точке пересечения двух зависимостей, т.е. при b1 = b2.
Этой точке соответствует исходная толщина фильтровального материала, определяемая по формуле (11).
Таким образом, из приведенного примера следует, что для нетканого материала с заранее заданными структурными параметрами и с учетом характеристик дренируемого грунта при исходной толщине δo < содержание натуральных волокон в смеси определяется условием b1= 1 - , а при δo > условием b2= 1 - 0.785
Положительный эффект, создаваемый изобретением по сравнению с известными техническими решениями заключается в том, что позволяет определить допустимое содержание разрушаемых волокон в смеси в зависимости от структурных параметров материала, т. е. повышает надежность и эффективность нетканого фильтровального материала при использовании его в различных по мехсоставу дренируемых грунтах. Это естественно скажется и на снижении стоимости материала.
Формула изобретения: НЕТКАНЫЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ, состоящий из волокнистой смеси на основе неразрушающихся синтетических и разрушающихся натуральных волокон, пропитанной связующим, отличающийся тем, что содержание натуральных волокон в смеси ограничено с учетом деформации материала после их полного разрушения структурными параметрами материала и определено из условий

при толщине материала


при толщине материала

при этом максимальное содержание натуральных волокон в смеси определено условием

где b1, b2 - содержание натуральных волокон в смеси, части;
δo - исходная толщина материала, см;
dэ.в - диаметр элементарного волокна, см;
γo - исходная плотность материала, г/см3;
γв - плотность синтетических волокон, г/см3;
doср - средний диаметр пор, см,
при этом в качестве натуральных волокон используют отходы их производства.