ТКАНЬ ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОЛИАМИДНАЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРУНТОЗАПОЛНЯЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ Российский патент 2012 года по МПК D03D1/04 

Изобретение относится к созданию технической синтетической ткани для изготовления грунтозаполняемых конструкций для балластировки трубопроводов, в частности, для балластировки газопроводов.

Грунтозаполняемые конструкции для балластировки газопроводов представляют собой текстильные контейнеры, расчетный срок службы которых под нагрузкой составляет не менее 30 лет при эксплуатации в тяжелых климатических условиях. Сложные условия эксплуатации грунтозаполняемых конструкций балластировочных устройств газопроводов предъявляют высокие требования к качеству синтетической технической ткани.

Из уровня техники известен текстильный контейнер, который после загрузки сыпучим материалом используют в качестве балласта, предотвращающего всплытие трубопровода, например, в результате размыва грунта траншеи или воздействия на трубопровод, размещенный в водонасыщенных грунтах, выталкивающей силы. См. полезная модель RU 72294, опубликованная 10.04.2008 (Еленевский Е.В. и Карташян В.Э.). Указанный контейнер изготавливают из синтетического материала, предпочтительно, из полиамидного материала, загружают грунтом и размещают в траншее на трубопроводе.

Из уровня техники также известны различные виды технических тканей, в том числе, полиамидных тканей: RU 7106, RU 2074583, RU 2036991, RU 2258105, RU 2068892, однако ни одна из указанных тканей не предназначена для использования при балластировке трубопроводов.

В соответствии с приложением 2 к ИНСТРУКЦИИ 51-2.4-007-97 (РАО ГАЗПРОМ): «БОРЬБА С ВОДНОЙ ЭРОЗИЕЙ ГРУНТОВ НА ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТИ ТРУБОПРОВОДОВ», введенной в действие с 01 июля 1997 г., предусматривающей меры по защите от водной эрозии, размыва и оголения трубопроводов, в качестве текстильного материала грунтозаполняемых конструкций для балластировки трубопроводов предусматривается ткань ТБГ-360. См.: www.gostrf.com/Basesdoc/8/8054/index.htm

Указанная техническая капроновая (полиамидная) ткань для балластировки газопроводов ТБГ-360 выполнена из капроновых (полиамидных) нитей линейной плотностью 187 текс. Поверхностная плотность ткани ТБГ-360 составляет 355±10 г/м². Разрывная нагрузка образца ткани 50×200 мм по основе и по утку составляет 360 кгс/см. Разрывное удлинение ткани по основе и по утку составляет 30%. Ткань ТБГ-360 является наиболее близким аналогом заявленного изобретения.

Капроновые нити, из которых выполнена указанная ткань, являются водостойкими, однако могут терять прочность под действием ультрафиолетового излучения, присутствующего в спектре дневного света, поэтому для эксплуатации в атмосферных условиях капроновые (полиамидные) нити требуют термо- и светостабилизации. Кроме того, длительные растягивающие нагрузки, статически воздействующие на ткань грунтозаполняемых конструкций, требуют разработки мер, направленных на снижение деформации существующей ткани под нагрузкой, при сохранении или при повышении ее прочностных свойств. Улучшение показателей прочности и жесткости может быть достигнуто за счет повышения плотности ткани, например, за счет увеличения количества нитей в комплексной нити. Однако данные меры утяжеляют ткань, повышают ее стоимость и снижают способность ткани фильтровать грунтовые воды, что может ухудшить эксплуатационные характеристики грунтозаполняемых конструкций.

Заявленное изобретение направлено на преодоление указанных недостатков за счет улучшения структуры ткани.

Дополнительно отметим, что из уровня техники известна техническая ткань полотняного переплетения, выполненная из основных и уточных капроновых комплексных нитей линейной плотности 93,5 текс с числом кручений 85-95 на метр по основе и 8-12 кручений по утку и имеющая на 10 см 86-90 нитей по основе и 87-93 нити по утку. Поверхностная плотность ткани 170-180 г/м², разрывная нагрузка для образца ткани 50×200 мм составляет 270-280 кг. Удлинение ткани при разрыве составляет 18-20%. Полезная модель RU 7106, опубликованная 16.07.1998 (ЗАО "Вятка-текс"). Однако данная ткань не предназначена для использования в грунтозаполняемых конструкциях. Она имеет низкое количество кручений нити по утку, что не может обеспечить снижение деформируемости ткани под статической нагрузкой по разным направлениям. Данная ткань предназначена для изготовления резинотканевых материалов. Ее структура не решает задачу повышения фильтровальных свойств ткани, а направлена на улучшение сцепления ткани с резиновой пропитывающей матрицей.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи по улучшению эксплуатационных характеристик технической полиамидной ткани для изготовления грунтозаполняемых конструкций.

Техническим результатом изобретения является снижение деформируемости (растяжения) ткани под статической нагрузкой при сохранении высокого уровня прочностных свойств.

Вторым техническим результатом изобретения является улучшение структуры ткани с повышением фильтрационных характеристик и обеспечением длительной стойкости ткани в неблагоприятных климатических условиях.

Для решения поставленной задачи предложена ткань техническая, полиамидная для изготовления грунтозаполняемых конструкций, выполненная полотняным переплетением с поверхностной плотностью 320-380 г/м² из комплексных нитей, полученных из расплава на основе поли-ε-капроамида, характеризующихся линейной плотностью 93-187 текс, при этом в основу и/или в уток с заданным интервалом дополнительно введены подкрученные нити, а промежуточное продольное удлинение ткани составляет не более 10% при нагрузке, величиной не более 25% от нагрузки разрушения.

Промежуточное продольное удлинение ткани является показателем, характеризующим деформируемость, то есть растяжение ткани под статической нагрузкой. Снижение данного показателя улучшает эксплуатационные свойства грунтозаполняемых конструкций.

Заявленная техническая полиамидная ткань содержит по основе и/или по утку подкрученные нити с числом кручений (подкруток) от 30 до 300 на метр.

Техническая полиамидная ткань для изготовления грунтозаполняемых конструкций в предпочтительном варианте выполнена из полиамидной светотермостабилизированной нити.

Заявленная техническая полиамидная ткань имеет прочность на разрыв по основе и по утку не менее 360 кгс, при этом количество элементарных нитей в комплексной полиамидной нити составляет 140-280 нитей.

Техническая полиамидная ткань для изготовления грунтозаполняемых конструкций, предпочтительно, выполнена в виде полотна шириной 140-160 см.

Однако, при необходимости заявленная техническая полиамидная ткань для изготовления грунтозаполняемых конструкций может быть выполнена в виде полотна шириной до 320 см.

Заявленная техническая полиамидная ткань изготавливается в виде полотна с числом нитей на 10 см ткани по основе и по утку 80-90 нитей.

Техническая полиамидная ткань для изготовления грунтозаполняемых конструкций в соответствии с заявленным изобретением может быть выполнена по основе и утку из комплексной нити линейной плотности 93-187 текс, а кромка изготовлена по основе из комплексной нити линейной плотности 93,5 текс.

Заявленная техническая полиамидная ткань обладает высокой прочностью и низкой эластичностью. Испытание на продавливание при статическом воздействии на нее вертикальной нагрузки с удельным давлением 83,4 кПа (0,85 кгс/см²) не приводит к разрушению структуры ткани.

Техническая полиамидная ткань для изготовления грунтозаполняемых конструкций в соответствии с заявленным изобретением характеризуется высокой стойкостью к ГСМ (горюче-смазочным материалам). После испытания образца ткани в среде, содержащей масло, бензин и/или сырую нефть, снижение ее разрывной нагрузки составляет не более 10%.

Заявленная техническая полиамидная ткань обладает высокой стойкостью при эксплуатации в неблагоприятных климатических условиях. В частности, при циклических термовлажных воздействиях, снижение ее разрывной нагрузки составляет не более 10%.

Заявленная техническая полиамидная ткань для изготовления грунтозаполняемых конструкций была изготовлена следующим образом.

Ткань соткана полотняным переплетением из термо-светостабилизированных полиамидных нитей, полученных путем плавления гранулята на основе поли-ε-капроамида в присутствии термо-светостабилизатора. Ввод полимерного концентрата термо-светостабилизатора с относительной вязкостью 3,0-3,2 осуществлялся на линиях формования с помощью гравиметрической системы дозирования. Поступающий в экструдер полимерный концентрат многокомпонентного термо-светостабилизатора расплавляли при температуре 270-280°С и дозировочными насосами подавали во вторую зону экструдера, оснащенного динамическим гомогенизатором. При температуре 275-290°С проводили смешивание расплавов поли-ε-капроамида и термо-светостабилизатора, их гомогенизацию и дальнейшее формование с получением термо-светостабилизированной поликапроамидной нити. Прочность нити составила >85 сН/текс при низком проценте отходов.

Из полученных элементарных нитей формируются комплексные нити, характеризующиеся линейной плотностью 93-187 текс. Количество элементарных нитей в комплексной полиамидной нити составляет от 140 до 280 нитей.

Ткань выполняется с плотностью (числом нитей) на 10 см ткани по основе и по утку 80-90 нитей.

Кромка ткани выполнена по основе из комплексной нити линейной плотности 93,5 текс.

Техническая полиамидная ткань была изготовлена в трех вариантах в виде полотна шириной 150 см с поверхностной плотностью 320-380 г/м², при этом в первом варианте в основу ввели подкрученные нити с интервалом от 4 до 10 нитей, имеющие не менее 100 кручений (подкруток) на метр. Во втором варианте в уток с заданным интервалом через 10 нитей дополнительно ввели подкрученные нити, имеющие не менее 10 кручений (подкруток) на метр. В третьем варианте и в основу и в уток с интервалом через 4 нити ввели подкрученные нити, имеющие 300 кручений (подкруток) на метр.

Подкрутка уплотняет комплексную нить и делает ткань менее рыхлой, что повышает скорость фильтрации жидкостей через ткань. Кроме того, достигнутое повышение плотности ткани способствует снижению показателя ее промежуточного продольного удлинения, которое составляет менее 10% при нагрузке, величиной до 25% от нагрузки разрушения ткани.

Для изготовленных образцов ткани были определены их фильтрационные характеристики. Фильтрационная способность пропорциональна проницаемости ткани и обратно пропорциональна вязкости фильтрующейся жидкости. Водопроницаемость ткани составляет 9,5 дм³/м²с. Скорость фильтрации воды для изготовленных образцов ткани составила 40-60 м/сут при фильтрационной способности не более 250 мкм.

Полученная в соответствии с приведенным описанием техническая полиамидная ткань имеет следующие свойства:

- Прочность на разрыв по основе и по утку не менее 380 кгс.

- Удлинение при разрыве по основе и утку составляет не более 3 0%.

- Устойчивость к тепловому старению определена после испытаний образцов ткани при температуре плюс 110°С и характеризуется снижением разрывной нагрузки ткани не более 25%.

- Стойкость к воздействию УФ-облучения определена после испытания образцов ткани при температуре плюс 60°С при освещенности 48 люкс и характеризуется снижением разрывной нагрузки ткани не более 25%.

- Химическая стойкость в агрессивных средах определена после испытания образцов ткани при температуре плюс 90°С при рН 3 и при рН 11 и характеризуется снижением разрывной нагрузки не более 25%.

- Стойкость к ГСМ определена после испытания образцов ткани при температуре плюс 20°С в среде, содержащей масло, бензин и/или сырую нефть, и характеризуется снижением разрывной нагрузки не более 10%.

- Стойкость ткани при термовлажностных воздействиях определена после 100 циклов увлажнения и высушивания по 24 часа, испытания образцов ткани при температуре плюс 80°С и плюс 20°С при W=98% и характеризуется снижением разрывной нагрузки не более 10%.

- Коэффициент морозостойкости при циклическом замораживании и оттаивании составляет 0,85 и определен после 150 циклов замораживания и оттаивания образцов ткани при температуре от минус 40°С до плюс 20°С при рН 3.

- Стойкость влажного материала к растрескиванию: ткань остается без изменения внешнего вида и структуры после выдержки влажного образца при температуре минус 15°С в течение 24 ч и характеризуется визуальным отсутствием трещин.

Как видно из описания, использование заявленного изобретения позволяет улучшить эксплуатационные характеристики технической полиамидной ткани для изготовления грунтозаполняемых конструкций. В частности, снижены показатели растяжения ткани под статической нагрузкой при сохранении высокого уровня прочностных свойств в сложных климатических условиях.

Кроме того, улучшение структуры ткани привело к повышению фильтрационных характеристик и обеспечению длительной стойкости ткани в неблагоприятных климатических условиях.

Изобретение относится к технической полиамидной ткани для изготовления грунтозаполняемых конструкций, причем она выполнена полотняным переплетением с поверхностной плотностью 320-380 г/м² из комплексных нитей, полученных из расплава на основе поли-ε-капроамида, характеризующихся линейной плотностью 93-187 текс, при этом в основу и/или в уток с заданным интервалом дополнительно введены подкрученные нити, а промежуточное продольное удлинение ткани составляет не более 10% при нагрузке, величиной не более 25% от нагрузки разрушения. Технический результат заключается в снижении растяжения ткани под статической нагрузкой при сохранении высокого уровня прочностных свойств, а также в улучшении структуры ткани с повышением фильтрационных характеристик и обеспечением длительной стойкости ткани в неблагоприятных климатических условиях. 10 з.п. ф-лы.

1. Ткань техническая полиамидная для изготовления грунтозаполняемых конструкций, отличающаяся тем, что она выполнена полотняным переплетением с поверхностной плотностью 320-380 г/м² из комплексных нитей, полученных из расплава на основе поли-ε-капроамида, характеризующихся линейной плотностью 93-187 текс, при этом в основу и/или в уток с заданным интервалом дополнительно введены подкрученные нити, а промежуточное продольное удлинение ткани составляет не более 10% при нагрузке, величиной не более 25% от нагрузки разрушения.

2. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что она содержит по основе и/или по утку подкрученные нити с числом кручений (подкруток) от 30 до 300 на метр.

3. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена из полиамидной светотермостабилизированной нити.

4. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что прочность ткани на разрыв по основе и по утку составляет не менее 360 кгс.

5. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что количество элементарных нитей в комплексной нити составляет 140-280 нитей.

6. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде полотна шириной 140-160 см.

7. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде полотна шириной до 320 см.

8. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде полотна с числом нитей на 10 см ткани по основе и по утку 80-90.

9. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена по основе и утку из комплексной нити линейной плотности 187 текс, а кромка изготовлена по основе из комплексной нити линейной плотности 93,5 текс.

10. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что продавливание статическим воздействием вертикальной нагрузки с удельным давлением 83,4 кПа не приводит к разрушению структуры ткани.

11. Ткань по п.1, отличающаяся тем, что при циклических термовлажных воздействиях снижение ее разрывной нагрузки составляет не более 10%.