СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО МАТА ТОРФЯНОГО Российский патент 2016 года по МПК A01B13/16 E02D17/20 

Изобретение относится к способам изготовления искусственных, на органической основе покрытий, которые предназначены для многоцелевого использования, преимущественно для защиты верхнего почвенного слоя от эрозии, защиты и укрепления слоев грунтовых насыпей и склонов, грунтовых обвалов, восстановления растительного слоя при рекультивации, создания плодородного слоя почвы, очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, создания глубокой подстилки на животноводческих фермах и птицефабриках с напольным содержанием птицы.

Известен способ изготовления биомата, предназначенного для укрытия и защиты грунтовых поверхностей, который представляет собой многослойную, по меньшей мере трехслойную, конструкцию, включающую размещенный между каждыми двумя слоями и скрепленный с ними наполнитель, при этом верхний слой выполнен из нетканых натуральных полотен или сеток из разлагающихся натуральных волокон, а наполнитель содержит минеральные и/или органические удобрения, стимуляторы роста, влагоудерживающие компоненты, семена (RU 116739 U1, 10.03.2012).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ изготовления агромата, представляющего собой многослойную, по меньшей мере трехслойную, конструкцию, выполненную из размещенных между слоями разлагающихся нетканых полотен из натуральных волокон и скрепленных с ними слоев влагоудерживающего наполнителя в виде торфа и питательной смеси (RU 2338348 С1, 20.11.2008).

Основным недостатком всех известных способов является недостаточная прочность соединения слоев в получаемых многослойных матах.

Еще одним общим и существенным недостатком известных способов является незначительная масса торфа в получаемых матах, что существенно ограничивает условия всхожести семян и дальнейшего роста растений, невозможность использования на каменистых породах, на крутых склонах. Недостатком получаемых известными способами матов является также невозможность их использования в качестве подстилки для животных и птиц, очистки грунта от нефтепродуктов, в частности, за счет низкой способности удержания влаги или жидкой среды, а также последующей уборки отработанных матов.

Задачей заявленного изобретения является устранение приведенных недостатков.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение прочности соединения между всеми слоями конструкции мата при расширении функциональных возможностей мата и одновременном повышении надежности конструкции.

Заявленный технический результат полностью достигается совокупностью признаков независимого пункта формулы.

Способ изготовления многослойного мата торфяного заключается в том, что изготавливают мат с повышенной влагоудерживающей способностью, представляющий собой многослойную конструкцию, выполненную из размещенных между слоями разлагающихся нетканых полотен из натуральных волокон и скрепленных с ними слоев влагоудерживающего наполнителя в виде торфа, при этом при изготовлении мата сначала размещается первый слой из нетканого материала, потом при помощи узла дозации равномерно рассыпается наполнитель слоем, равным 8-12 мм, на первый слой, далее размещается поверх наполнителя второй слой нетканого полотна, после чего иглопробивная головка осуществляет скрепление первого слоя со вторым слоем при помощи иголок с зазубринами, после чего второй узел дозации сыпучих материалов равномерно рассыпает слой наполнителя толщиной 10 мм поверх второго слоя, поверх которого размещается третий слой нетканого материала, который далее соединяется следующей иглопробивной головкой со вторым слоем, не затрагивая иглами при этом первый слой, причем количество слоев зависит от поставленной задачи, но не менее трех, причем по меньшей мере в один из слоев наполнителя вносится дополнительный компонент, причем в качестве дополнительного компонента используется почвосмесь с семенами растений или природный или искусственный адсорбент, выбираемый в зависимости от выполнения матом соответственно функции биомата или адсорбирующего мата.

На стадии производства по меньшей мере один из слоев оснащается армирующими элементами.

Армирующие элементы выполнены в виде сетки.

Армирующие элементы выполнены в виде шнуров из пеньки или целлюлозы.

Вес одного слоя наполнителя составляет 1600 г на м².

Заявленный способ основан на технологии послойного соединения слоев мата при помощи иглопробивания, которое осуществляют иглопробивной машиной с иглами, имеющими зазубрины. Сначала осуществляют прокалыванием двух полотен сверху вниз с расположенным между ними наполнителем. При этом отдельные пучки волокон нетканого материала из верхнего слоя полотна внедряются через слой наполнителя в нижний слой полотна за счет зазубрин на иглах, образуя двуслойный материал. Далее формируют следующий слой путем насыпания наполнителя на готовый слой и накрытием его слоем полотна и пробивают сверху вниз слои снова иглопробивной машиной, соединяя при этом новый слой с верхним слоем уже образованного ранее двуслойного материала и т.д. Таким образом, последовательно прокалываются 2-5 слоев полотен, скрепляя слои в единый мат с фиксированием между слоями наполнителя. Причем между разными слоями могут располагаться разные наполнители.

В качестве одного из вариантов используется иглопробивная машина АИН Калужского машиностроительного завода.

Каждый слой образуется неткаными полотнами из натурального волокна.

Для укрепления и упрочнения мата в конструкцию может быть внедрена система армирующих шнуров или сетка из натурального сырья.

При скреплении слоев иглопробивной машиной иглопробивные головки располагаются в линию вдоль полотен, между которыми размещены устройства для рассыпания наполнителя.

При прохождении под первой иглопробивной головкой наложенных друг на друга двух слоев и наполнителя происходит скрепление слоев через слой наполнителя вертикально выбитыми с помощью игл с зазубринами волокнами из верхнего слоя (полотна) в нижний. Далее перед второй иглопробивной головкой рассыпается следующий слой наполнителя и покрывается следующим слоем (третьим) - полотном. Вторая иглопробивная головка скрепляет второй слой с третьим. Перед третьей иглопробивной головкой рассыпается еще один слой наполнителя и покрывается четвертым слоем. После чего третья иглопробивная головка скрепляет четвертый слой с третьим с расположенным между ними наполнителем. Соединение слоев различными иглопробивными головками может быть выполнено как со смещением, так и в одном и том же месте, т.е. каждая следующая иглопробивная головка осуществляет соединение соседних двух слоев (полотен) со смещением относительно места соединения предыдущей иглопробивной головки.

Таким образом, происходит послойное скрепление нетканых слоев (полотен) и наполнителя в многослойную прочную конструкцию.

Осуществление соединения слоев приведенным выше образом обеспечивает надежное соединение слоев без деформации (снижение толщины биомата в местах соединения слоев) за счет соединения только соседних двух слоев, а не всех слоев одновременно.

Таким образом получается прочный многофункциональный мат с повышенной влагоудерживающей способностью, представляющий собой многослойную конструкцию, выполненную из размещенных между слоями разлагающихся нетканых полотен из натуральных волокон и скрепленных с ними слоев влагоудерживающего наполнителя в виде торфа и дополнительного компонента. При этом дополнительный компонент вносят по крайней мере в один из слоев наполнителя, причем в качестве дополнительного компонента используют почвосмесь с семенами растений или природный или искусственный адсорбент, выбираемый в зависимости от выполнения матом соответственно функции биомата или адсорбирующего мата.

Кроме того, в качестве почвосмеси могут быть использованы торф, почва, органические удобрения, минеральные удобрения, перегной, компост, стимулятор роста растений, мелиорант или их комбинация и семена разных растений.

В качестве нетканого разлагающегося полотна из натуральных волокон используют полотно из хлопковых, или джутовых, или льняных, или кокосовых, или иных волокон растительного происхождения или их комбинации, поскольку при иглопробивном способе соединения являются наиболее оптимальными из допустимых.

При использовании адсорбирующего мата для сбора нефтепродуктов с поверхности грунта дополнительный компонент вносят в нижний, или в верхний, или во все слои наполнителя.

При использовании мата в качестве биомата для рекультивации почвы или борьбы с эрозией почвы дополнительный компонент вносят в верхний слой или во все слои наполнителя.

При использовании адсорбирующего мата в качестве подстилки в птицеводстве, животноводстве дополнительный компонент вносят в верхний и/или в нижний слой или во все слои наполнителя.

Кроме того, мат оснащен размещенными по крайней мере в одном из слоев армирующими элементами, выполненными в виде сетки или шнуров из пеньки или целлюлозы.

Толщина слоя наполнителя с дополнительным компонентом составляет от 8 до 12 мм, оптимально - 10 мм, а вес одного слоя составляет 1600 г на м².

В адсорбирующий мат возможно внесение модифицированного адсорбента.

Многофункциональный мат представляет собой многослойную конструкцию (например, 2-3 слоя торфа и 3-4 слоя полотна). Конструкция мата выполнена из размещенных между слоями разлагающихся нетканых полотен из натуральных волокон и влагоудерживающего наполнителя в виде торфа. Слои мата и наполнитель скреплены иглопробиванием последовательно послойно. Такое соединение обеспечивает надежное соединение слоев между собой вне зависимости от толщины каждого слоя и мата в целом, исключая разрыв полотен и высыпание наполнителя. Возможно последовательное поочередное иглопробивание слоев полотен с наполнителем со смещением иглопрбивных отверстий каждого последующего слоя относительно предыдущих в горизонтальной плоскости, что еще больше повышает качество соединения слоев, повышая его надежность при использовании, в частности транспортировке, раскладке, перевороте и т.д. Наполнитель выполнен в виде торфа. Мат может быть оснащен армирующими элементами, размещенными по крайней мере в одном из слоев. Армирующие элементы могут быть уложены непосредственно на одно, или на два, или на все полотна из натуральных волокон или наполнителя. В качестве армирующих элементов используют шнуры или сетку из пеньки или целлюлозы. Армирующие элементы могут укладываться параллельно продольной оси мата или под углом к ней.

При изготовлении мата подобным образом в итоге образуется мат одинаковой толщины по всей его длине и ширине.

По крайней мере один из слоев наполнителя содержит по крайней мере один дополнительный компонент, выбираемый в соответствии с выполняемой матом функцией - биомат или адсорбирующий мат.

В качестве дополнительного компонента для биомата могут быть использованы почвы, компост, перегной, органические или минеральные удобрения, мелиоранты, природный или искусственный адсорбенты или их комбинация и семена растений.

В качестве природного адсорбента могут быть использованы, например, торф, активный уголь, измельченная солома, бокситы, трепелы, опоки, цеолит и т.д. В качестве искусственных адсорбентов могут быть использованы силикагель, алюмогель и т.д.

В качестве мелиоранта может быть использован гипс, хлорид кальция, известь и т.д.

При выполнении мата в виде адсорбирующего мата в наполнитель может быть внесен модифицированный адсорбент, например IRA-400, или адсорбент, что также повысит влагоудерживающую способность мата.

Выполнение толщины слоя наполнителя с дополнительным компонентом 10 мм, вес одного слоя составляет 1600 г на м², в совокупности с послойным поочередным скреплением слоев иглопробиванием позволяет увеличить количество слоев до 5-7, что обеспечивает качественное скрепление слоев между собой методом иглопробивания и повышает надежность мата при использовании, а также повышает его влагоудерживающую способность и возможность большего размещения наполнителя.

Использование приведенных выше материалов, обладающих свойством разложения, при различном использовании мата позволит либо создать дополнительную питательную среду для растений (при использовании мата для рекультивации), либо обеспечит возможность его дальнейшего использования в качестве органического удобрения путем вывоза на поля (при использовании мата в качестве подстилки в животноводстве или птицеводстве). При использовании мата для очистки поверхности грунта от нефти или нефтепродуктов используемое полотно обеспечит беспрепятственное впитывание нефти или нефтепродуктов наполнителем, а также само полотно и армирующий слой также обеспечивают впитывание за счет выполнения их из натуральных материалов, обладающих такой способностью.

При использовании мата в качестве адсорбирующего мата для очистки поверхности грунта от нефтепродуктов, дополнительный компонент вносят в нижний слой или во все слои наполнителя мата, а в качестве дополнительного компонента используют природный или искусственный адсорбент.

При использовании мата в качестве биомата для рекультивации почвы или борьбы с эрозией почвы дополнительный компонент вносят в верхний или нижний слой или во все слои наполнителя. В качестве дополнительного компонента используют почву, торф, органические или минеральные удобрения, перегной, компост, стимулятор роста растений, мелиорант, природный или искусственный адсорбент или их комбинацию, а также семена растений, преимущественно семена многолетних трав.

При использовании мата в качестве адсорбирующего мата для подстилки в птицеводстве, животноводстве дополнительный компонент вносят в верхний или в нижний слой или во все слои наполнителя. В качестве дополнительного компонента используют природный или искусственный адсорбент.

Наличие по крайней мере в одном из слоев мата по меньшей мере одного дополнительного компонента, выбираемого в соответствии с его функциональным назначением, и возможности выполнения по меньшей мере одного из слоя только из торфа позволяет расширить функциональное назначение мата и обеспечить высокую влагоудерживающую способность.

Наличие по крайней мере в одном из слоев армирующих элементов повышает прочность и надежность мата, удлиняет срок его службы, а выполнение армирующих элементов из натуральных материалов, таких как пенька или целлюлоза, обеспечивает их разложение в почве.

На прилагаемом чертеже схематично изображен способ изготовления многослойного мата торфяного, основанный на технологии послойного скрепления нетканых полотен и сыпучих материалов (наполнителей).

Рулон (1) нетканого полотна разворачивается, образуя первый слой (2), далее при помощи узла (3) дозации сыпучих материалов (наполнителя) равномерно рассыпается наполнитель (4) на первый слой (2). Далее рулон (5) нетканого полотна разворачивается поверх слоя наполнителя (4), образуя второй слой (6). Затем иглопробивная головка (7) осуществляет скрепление первого слоя (2) со вторым (6) при помощи зазубрин, располагающихся на иглах (8). После чего второй узел (9) дозации сыпучих материалов равномерно рассыпает слой (10) наполнителя поверх второго слоя (6), поверх которого из рулона (11) разматывается третий слой (12), который далее соединяется иглопробивной головкой (13) со вторым слоем (6), не затрагивая иглами при этом первый слой (2). Далее по указанной технологии в получаемый мат добавляются следующие слои до требуемого количества слоев и требуемой толщины итогового мата.

Производительность линии производства пятислойного мата составляет 4 м п. в минуту с учетом ширины - 1,6 м.

Толщина слоя наполнителя составляет 10 мм, что обеспечивает максимальную эффективность использования мата по назначению.

Мат используют следующим образом.

В зависимости от функционального назначения мата по крайней мере в один из слоев вносят соответствующий дополнительный компонент. Далее используют мат по выполняемой функции, либо укладывают мат нижним слоем на поверхность почвы (рекультивация, эродированные земли, овраги), либо укладывают на поверхность грунта, загрязненную нефтью или нефтепродуктами, либо раскладывают на полу на животноводческих фермах или птицефабриках при напольном содержании птиц.

При использовании мата для рекультивации или при борьбе с эрозией почв осадки удерживаются сначала нижним слоем мата, что позволяет использовать его на орошаемых землях, снижая при этом расход поливной воды. Постепенное разложение нетканого полотна из натуральных волокон, наличие дополнительного компонента по крайней мере в верхнем слое мата способствуют прорастанию и дальнейшему развитию растений, обогащая при этом за счет торфяного наполнителя и дополнительных компонентов верхний слой почвы и, как следствие, повышая плодородие почвы.

При использовании мата в качестве подстилки для животных и птиц сначала животноводческие стоки или помет просачиваются в нижний слой мата, где удерживаются за счет впитывания наполнителем в виде торфа с адсорбентом. При полном насыщении нижнего слоя, начинает впитывание наполнитель следующего слоя. При полном насыщении подстилки мат снимают и укладывают новый. Использованный мат может быть вывезен на поля, например паровые, где под действием осадков происходит ускоренное разложение уже частично ослабленного при использовании в качестве подстилки полотна. Затем производят вспашку почвы с заделкой и перемешиванием полученного органического вещества в виде торфа с пометом или животноводческими стоками и адсорбентом, а также разложившегося полотна с почвой, что повышает в результате ее плодородие.

При использовании мата для очистки от нефти или нефтепродуктов адсорбирующий мат нижним или верхним слом, содержащим адсорбент или адсорбент с модифицированным адсорбентом, укладывают на загрязненную поверхность. После насыщения нижнего слоя мат поворачивают и укладывают верхним слоем на загрязненную поверхность. Наполнитель в виде торфа впитывает остатки нефти или нефтепродуктов. Далее мат может быть утилизирован.

Изобретение относится к способам изготовления искусственных покрытий, которые предназначены для многоцелевого использования, преимущественно для защиты верхнего почвенного слоя от эрозии, защиты и укрепления слоев грунтовых насыпей и склонов, грунтовых обвалов, восстановления растительного слоя при рекультивации, создания плодородного слоя почвы, очистки почвы от нефти и нефтепродуктов, создания глубокой подстилки на животноводческих фермах и птицефабриках с напольным содержанием птицы. Способ включает изготовление мата с повышенной влагоудерживающей способностью, представляющего собой многослойную конструкцию. Конструкция мата выполнена из размещенных между слоями разлагающихся нетканых полотен из натуральных волокон и скрепленных с ними слоев влагоудерживающего наполнителя в виде торфа. При изготовлении мата сначала размещают первый слой (2) из нетканого материала, потом при помощи узла (3) дозации равномерно рассыпают наполнитель (4) слоем, равным 8-12 мм, на первый слой (2). Далее размещают поверх наполнителя (4) второй слой (6) нетканого полотен и иглопробивной головкой (7) осуществляют скрепление первого слоя (2) со вторым слоем (6) при помощи иголок (8) с зазубринами. После чего второй узел (9) дозации сыпучих материалов равномерно рассыпает слой (10) наполнителя толщиной 10 мм поверх второго слоя (6), на который размещают третий слой (12) нетканого материала. Затем следующей иглопробивной головкой (13) соединяют третий слой (12) нетканого материала со вторым слоем (6), не затрагивая при этом иглами (8) первого слоя (2). Количество слоев зависит от поставленной задачи, но не менее трех. По меньшей мере в один из слоев наполнителя вносят дополнительный компонент. В качестве дополнительного компонента используют почвосмесь с семенами растений или природный или искусственный адсорбент, выбираемый в зависимости от выполнения матом соответственно функции биомата или адсорбирующего мата. Такая технология позволит повысить прочность соединения между всеми слоями мата при расширении его функциональных возможностей и надежности. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления многослойного мата торфяного, характеризующийся тем, что изготавливают мат с повышенной влагоудерживающей способностью, представляющий собой многослойную конструкцию, выполненную из размещенных между слоями разлагающихся нетканых полотен из натуральных волокон и скрепленных с ними слоев влагоудерживающего наполнителя в виде торфа, при этом при изготовлении мата сначала размещают первый слой из нетканого материала, потом при помощи узла дозации равномерно рассыпают наполнитель слоем, равным 8-12 мм, на первый слой, далее размещают поверх наполнителя второй слой нетканого полотна, после чего иглопробивная головка осуществляет скрепление первого слоя со вторым слоем при помощи иголок с зазубринами, после чего второй узел дозации сыпучих материалов равномерно рассыпает слой наполнителя толщиной 10 мм поверх второго слоя, поверх которого размещают третий слой нетканого материала, после чего следующей иглопробивной головкой соединяют третий слой нетканого материала со вторым слоем, не затрагивая при этом иглами первого слоя, причем количество слоев зависит от поставленной задачи, но не менее трех, причем по меньшей мере в один из слоев наполнителя вносят дополнительный компонент, причем в качестве дополнительного компонента используют почвосмесь с семенами растений или природный или искусственный адсорбент, выбираемый в зависимости от выполнения матом соответственно функции биомата или адсорбирующего мата.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии производства по меньшей мере один из слоев оснащают армирующими элементами.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что армирующие элементы выполнены в виде сетки.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что армирующие элементы выполнены в виде шнуров из пеньки или целлюлозы.