RU2599242C1

RU2599242C1 - Woven three-dimensional mesh

Info

Publication number: RU2599242C1
Application number: RU2015129965/12A
Authority: RU
Inventors: Светлана Валентиновна Смертина; Светлана Георгиевна Черемных; Людмила Тимофеевна Габова; Дмитрий Владимирович Пищальников
Original assignee: Открытое акционерное общество "Краснокамский завод металлических сеток"
Priority date: 2015-07-20
Filing date: 2015-07-20
Publication date: 2016-10-10

Abstract

FIELD: textile.

SUBSTANCE: invention relates to production of 3D woven frame meshes of a certain profile consisting of longitudinal warp threads and transverse weft threads. Higher lateral rigidity of the mesh is ensured by that the mesh comprises sections where the warp threads are woven with the weft threads and sections where the warp threads overlap the weft threads without forming weaves. One repetition comprises ten warp threads and ten weft threads. In one repetition by the weft overlappings and weaves of the weft threads from the first to the fourth are symmetrical to overlappings and weaves of the weft threads from the sixth to the ninth with the warp threads. Each warp thread in a repetition has locations above the weft threads within the range from 20 to 90 % of total amount of the weft threads in the repetition and has a number of locations under the weft thread within the range from 80 to 10 % of total amount of the weft threads in the repetition.

EFFECT: higher lateral rigidity.

1 cl, 12 dwg, 1 tbl

Description

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.The invention relates to the production of composite materials, in particular to the manufacture of three-dimensional woven wireframe nets of a certain profile, consisting of longitudinal warp threads and transverse weft threads. Grids can be used as a reinforcing base for composite materials and as a temporary rolling road cover for laying it in off-road places and in places of difficult traffic, for example, on marshy or sandy soil, as well as shock-absorbing coatings of pipelines to protect them from shock loads.

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.The lattice for composite materials according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 113200, B32B 7/02, 2012 is known. The lattice consists of vertical weft reinforcing high-modulus synthetic fibers and horizontal weft reinforcing high-modulus synthetic fibers forming rectangular cells, and soil and weft threads. The vertical and horizontal weft reinforcing threads are made of high-modulus complex polyester monofilaments with a strength of at least 0.5 kN, are interconnected and fixed in the lattice structure by two ground filament systems. The disadvantage is the use of additional reinforcing threads to give the lattice the necessary strength, which reduces the manufacturability and complicates the structure of the lattice.

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.Known warp knitted multi-axial reinforcement lattice according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 125519, B32B 7/02, 2013, consisting of a system of horizontal weft reinforcing high-modulus complex polyester monofilaments, a system of vertical weft reinforcing high-modulus complex polyester monofilaments, a system of diagonal weft monofilament reinforcing high-modulus polyester monofilaments connected in a certain way at intersections. The disadvantage is the low lateral stiffness of the product, due to the increased distance between the protrusions of the lattice.

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.As the closest analogue to the claimed technical solution, a temporary surface coating was chosen for the movement of heavy vehicles on swampy or sandy soil according to the international application for invention No. 95/00388, D03D 23/00, 1995. The coating consists of a single-layer weaving of monofilament weft and warp. Each warp yarn is interwoven with weft yarns at half overlapping points of warp and weft yarns within the weft weave repeat pattern. The warp yarns lie freely at the remaining weave points, at each warp yarn a region of tight weave and a region of overlapping yarns are formed, followed by a region of free unwoven yarns, these regions alternate. The low density of the protrusions on the surface of the grid and the large width of the protrusions and depressions, accompanied by the formation of long free zones without weaving, weaken the grid. The disadvantage is the low lateral stiffness of the mesh.

Технической задачей заявляемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик изделия.The technical task of the invention is to improve the operational characteristics of the product.

Технический результат заключается в повышении поперечной жесткости сетки.The technical result is to increase the lateral rigidity of the mesh.

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.The technical result is ensured by the fact that in a woven three-dimensional mesh containing sections on which warp threads are interwoven with weft threads, and areas on which warp threads overlap weft threads without weaving, according to the invention, one rapport contains ten warp threads and ten weft threads, in one weft repeat, the overlapping and weaving of weft yarns from the first to fourth are symmetrical to the overlapping and weaving of weft yarns sixth to ninth with warp yarns, each warp yarn in the rapport has locations above the weft yarns in the range of 20 to 90% of the total number of weft yarns in the rapport and is located under the weft yarn in the limit of 80 to 10% of the total number of weft yarns in the rapport.

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.The technical result is achieved due to the fact that the rapport contains ten warp and ten weft, which ensures frequent repeatability of the pattern, namely the repetition of the protrusions in both longitudinal and transverse directions along the grid surface. In one weft repeat, the location of the overlapping and weaving of the weft yarns with warp yarns in the first to fourth weft yarns are symmetrical to the overlapping and weaving of the weft yarns in the sixth to ninth weft yarn. This scheme ensures the formation of one central protrusion on the upper surface of the net in the weft repeat and the formation of one side surface for two depressions adjacent to the central protrusion located on opposite sides of the central protrusion. Thus, the symmetry of the arrangement of the threads in the weft repeat allows you to get one protrusion on the upper surface of the mesh, alternating with a similar sized protrusion on the lower surface of the mesh. Each warp yarn in the rapport is located above the weft yarns in the range of 10 to 90% of the total number of weft yarns in the rapport and is located in the limit 90 to 10% times under the weft yarn. The alternation of sections on which warp threads are interwoven with weft threads, and sections on which warp threads overlap weft threads without forming weaves, causes the warp threads to tighten and provides bulkiness of the protrusions. It has been experimentally determined that it is the specified number of overlappings in the above sizes of the warp and weft rapports that allows you to get the desired shape of the protrusions in the rapport and to provide the optimal tensile strength of the threads in areas where the warp threads overlap the weft threads without weaving. Inadequate contraction leads to a decrease in the height of the protrusions and a decrease in lateral stiffness, excessive contraction leads to deformation of the lateral sides of the protrusions and subsequently to premature destruction of the mesh. The specified number of locations of the warp yarn over the weft yarns in the rapport allows, in combination with the rapport size and the symmetry of the weft pattern, to ensure the symmetry of the shape of the protrusions and depressions, the same distance between them and the increased number of protrusions per unit length of the mesh. This achieves an increase in the transverse stiffness of the mesh by at least 1.5 times in comparison with the considered analogue.

На фигуре 1 представлен общий рисунок переплетения одного раппорта трехмерной каркасной сетки.The figure 1 presents the General pattern of the weave of one rapport three-dimensional wire mesh.

На фигуре 2 представлена схема расположения всех нитей трехмерной каркасной одного раппорта.The figure 2 presents the arrangement of all the threads of a three-dimensional wireframe single rapport.

На фигуре 3 представлен разрез вдоль первой нити основы.Figure 3 shows a section along the first warp.

На фигуре 4 представлен разрез вдоль второй нити основы.Figure 4 shows a section along the second warp.

На фигуре 5 представлен разрез вдоль третьей нити основы.Figure 5 shows a section along the third warp.

На фигуре 6 представлен разрез вдоль четвертой нити основы.Figure 6 shows a section along the fourth warp.

На фигуре 7 представлен разрез вдоль пятой нити основы.Figure 7 shows a section along the fifth warp.

На фигуре 8 представлен разрез вдоль шестой нити основы.Figure 8 shows a section along the sixth warp.

На фигуре 9 представлен разрез вдоль седьмой нити основы.Figure 9 shows a section along the seventh warp.

На фигуре 10 представлен разрез вдоль восьмой нити основы.Figure 10 shows a section along the eighth warp.

На фигуре 11 представлен разрез вдоль девятой нити основы.The figure 11 presents a section along the ninth warp.

На фигуре 12 представлен разрез вдоль десятой нити основы.Figure 12 shows a section along the tenth warp.

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.One rapport of the grid pattern has ten warp threads with numbers from 1 to 10 and ten weft threads from 1 ′ to 10 ′. In the general picture of the weaving of one rapport of the mesh, black color denotes warp threads located above the weft threads, white color denotes warp threads located under the weft threads. Warp threads and weft threads are made of synthetic monofilaments such as polyester, polypropylene, polyethylene, polyamide. In addition, fiberglass, aramid and basalt yarns can be used in combination. Each warp thread is interwoven with only a part of the weft threads, in other places long main overlaps are formed. In places of long main floors, they may not come in contact with the weft threads. Each warp thread has a different ratio of overlapping warp threads and weft overlaps within the rapport. The table shows the values of the number of overlapping warp threads over the weft thread and the number of overlapping weft threads warp threads for each warp thread within the rapport.

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:Thus, warp thread No. 1 in weft repeatability has 80% overlap with weft threads, in which weft thread is above the warp thread, and, for example, warp thread No. 5 within weft rapport has 80% overlap warp and 20% duck overlap . Each warp thread has a specific weave pattern:

Нить основы 1 проходит над уточной нитью 1′, находится под уточными нитями 2′-8′, проходит над нитью утка 9′, далее под нитью утка 10′.The warp thread 1 passes over the weft thread 1 ′, is under the weft threads 2′-8 ′, passes over the weft thread 9 ′, then under the weft thread 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′.The warp thread 2 passes under the weft thread 1 ′, above the weft thread 2 ′, passes under the weft thread 3′-7 ′, is located above the weft thread 8 ′, then under the weft thread 9 ′ and above the weft thread 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′.The warp thread 3 passes over the weft thread 1 ′, under the weft thread 2 ′, above the weft thread 3 ′, passes under the weft thread 4′-6 ′, is located above the weft thread 7 ′, then under the weft thread 8 ′ and above the weft thread 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′.The warp thread 4 passes over the weft threads 1′-2 ′, under the weft thread 3 ′, passes the pad with the weft thread 4 ′, under the weft thread 5 ′, is located above the weft thread 6 ′, then under the weft thread 7 ′ and over the weft threads 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′.The warp thread 5 passes over the weft threads 1′-3 ′, under the weft thread 4 ′, passes over the weft thread 5 ′, under the weft thread 6 ′, is located above the weft threads 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′.The warp thread 6 passes over the weft threads 1′-2 ′, under the weft thread 3 ′, passes over the weft thread 4 ′, under the weft thread 5 ′, is located above the weft thread 6 ′, then under the weft thread 7 ′ and over the weft threads 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′.The warp thread 7 passes over the weft thread 1 ′, under the weft thread 2 ′, over the weft thread 3 ′, passes under the weft thread 4′-6 ′, is located above the weft thread 7 ′, then under the weft thread 8 ′ and above the weft thread 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′.The warp thread 8 passes under the weft thread 1 ′, above the weft thread 2 ′, passes under the weft thread 3′-7 ′, is located above the weft thread 8 ′, then under the weft thread 9 ′ and above the weft thread 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′.The warp thread 9 passes over the weft thread 1 ′, is under the weft threads 2′-8 ′, passes over the weft thread 9 ′, then under the weft thread 10 ′.

Нить основы 10 проходит под уточными нитями 1′-9′, над нитью утка 10′.The warp thread 10 passes under the weft threads 1′-9 ′, above the weft thread 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.Plots with weaves and long overlapping warp, located above and below relative to the weft threads, alternate within the rapport on the weft of one warp thread. This alternation of sections causes compression of the main threads in the longitudinal direction. For each subsequent warp, this alternation is partially repeated with a change in the number of intersections at the ends of the sections, which allows you to form a mesh relief.

Нити основы тканой трехмерной сетки имеют диаметр до 0,80 мм, а нити утка имеют диаметр до 1,2 мм.The warp yarns of the woven three-dimensional mesh have a diameter of up to 0.80 mm, and the weft yarns have a diameter of up to 1.2 mm.

Тканая трехмерная сетка содержит до 1600 нитей основы в одном метре, и до 1000 уточных нитей в одном метре.A three-dimensional woven mesh contains up to 1600 warp threads per meter, and up to 1000 weft threads per meter.

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.The bending stress during normative deflection (DIN ISO 178) for the inventive mesh is 2.7 MPa, the same indicator for the analogue under consideration is 1.6 MPa.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет повысить поперечную жесткость сетки.Thus, the claimed invention improves the lateral rigidity of the mesh.

Claims

Woven three-dimensional mesh containing sections on which warp threads are interwoven with weft threads, and sections on which warp threads overlap weft threads without weaving, characterized in that one rapport contains ten warp and ten weft threads, in one weft repeat the arrangement of overlaps and weaves with warp threads of weft yarns from the first to fourth are symmetrical to the arrangement of overlappings and weaves of warp yarns from the sixth to ninth, each warp thread in the rapport has the number of locations above the weft and threads in the range of 20 to 90% of the total number of weft threads in the rapport and has the number of locations under the weft thread in the limit of 80 to 10% of the total number of weft threads in the rapport.