RU2807697C1

RU2807697C1 - Composite frame material and drainage container with its application

Info

Publication number: RU2807697C1
Application number: RU2023106796A
Authority: RU
Inventors: Олег Васильевич Марусич
Original assignee: Олег Васильевич Марусич
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2023-11-21

Abstract

FIELD: frame materials.

SUBSTANCE: composite frame materials used as separating coatings and insulating shells, as well as drainage containers made using them. The composite frame material is made in the form of a rigid multilayer sheet. Includes at least two layers made of glass fiber reinforced, between which a layer of geotextile is fixed, the fibers of which are bonded by means of a hardened polymer binder, and the layers are bonded to each other. The container includes a body containing walls forming an internal volume space. The body is made of composite frame material in accordance with the above-described design.

EFFECT: improving the sealing and insulating properties, increasing the corrosion resistance of the composite frame material and containers made of it, and simplifying the production of material and container.

12 cl

Description

Техническое решение относится к композитным каркасным материалам, которые могут быть использованы в качестве разделяющих покрытий, жестких высокопрочных изолирующих оболочек для различных дренажных емкостей (далее - емкость), устойчивых к агрессивным средам и может быть использовано в области хозяйства и промышленности, а также к емкостям, устойчивым к агрессивным средам, изготовленным с применением композитного каркасного материала, которые могут быть использованы для хранения и/или транспортировки жидкостей, в том числе химически активных веществ, а также промышленных и бытовых отходов. The technical solution relates to composite frame materials that can be used as separating coatings, rigid high-strength insulating shells for various drainage containers (hereinafter referred to as the container), resistant to aggressive environments and can be used in the field of economy and industry, as well as for containers resistant to aggressive environments, made using composite frame material, which can be used for storing and/or transporting liquids, including chemically active substances, as well as industrial and household waste.

Из уровня техники известна высокопрочная сетчатая ткань ограждения, которая характеризуется тем, что она состоит из полипропиленового геотекстиля, переплетенного с нитями основы и утка, в которой две стороны полипропиленового геотекстиля приклеиваются к полиэтиленовой пленке высокой плотности, к которой с другой стороны, крепится стеклосетка. (Патент Китая на полезную модель № CN210062282U, МПК: B32B17/02; B32B17/06; B32B27/02; B32B27/12; B32B27/32; B32B27/36; B32B3/08; B32B3/24; B32B33/00, опубликован 14.02.2020)High-strength mesh fencing fabric is known from the prior art, which is characterized in that it consists of polypropylene geotextile intertwined with warp and weft threads, in which two sides of the polypropylene geotextile are glued to a high-density polyethylene film, to which, on the other side, a fiberglass mesh is attached. (China utility model patent No. CN210062282U, IPC: B32B17/02; B32B17/06; B32B27/02; B32B27/12; B32B27/32; B32B27/36; B32B3/08; B32B3/24; B32B33/00, published 14.02 . 2020)

Заявленное техническое решение от вышеописанного аналога отличается выполнением каркаса из многослойного листа, который выполнен жестким, и включает геотекстильный слой, волокна которого скреплены полимерным связующим, а также скрепление геотекстиля между слоями, армированными стекловолокном.The claimed technical solution differs from the analogue described above in the construction of a frame made of a multilayer sheet, which is made rigid, and includes a geotextile layer, the fibers of which are bonded with a polymer binder, as well as the bonding of geotextiles between layers reinforced with glass fiber.

Известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой композитную водонепроницаемую плиту из этиленвинилацетата, в состав которой входят: первый армирующий слой, второй армирующий слой, непроницаемый слой, термостойкий слой, гидроизоляционный слой и защитный слой. Данные шесть слоев последовательно уложены и объединены путем каландрирования, нагревания и коэкструзии. При этом второй армирующий слой может быть выполнен из продольно распределенных стекловолоконных нитей, непроницаемый слой может быть выполнен из нетканого геотекстиля, а термостойкий слой может быть выполнен из стекловолоконной плиты. (Патент Китая на полезную модель № CN209534392U, МПК: B32B17/02; B32B17/12; B32B27/12; B32B27/30; B32B5/02, опубликован 25.10.2019).A known technical solution, chosen as the closest analogue, is a composite waterproof ethylene vinyl acetate board, which includes: a first reinforcing layer, a second reinforcing layer, an impermeable layer, a heat-resistant layer, a waterproofing layer and a protective layer. These six layers are sequentially laid and combined by calendering, heating and co-extrusion. In this case, the second reinforcing layer can be made of longitudinally distributed fiberglass threads, the impermeable layer can be made of non-woven geotextile, and the heat-resistant layer can be made of fiberglass plate. (China utility model patent No. CN209534392U, IPC: B32B17/02; B32B17/12; B32B27/12; B32B27/30; B32B5/02, published 10/25/2019).

Заявляемое техническое решение от ближайшего аналога отличается тем, что волокна геотекстильного слоя скреплены посредством отвержденного полимерного связующего.The claimed technical solution differs from the closest analogue in that the fibers of the geotextile layer are bonded by means of a cured polymer binder.

Задачей заявленного технического решения является создание композитного каркасного материала и емкости с его применением, обладающей высокой надежностью, и устойчивой к агрессивным средам, которая может получить широкое распространение как в промышленности, так и в домашнем хозяйстве.The objective of the claimed technical solution is to create a composite frame material and a container using it that is highly reliable and resistant to aggressive environments, which can become widespread both in industry and in the home.

Технический результат заявленного технического решения заключается в повышении надежности; улучшении герметизирующих и изолирующих свойств; повышении коррозионной устойчивости как композитного каркасного материала, так и емкости, выполненной из него, а также в упрощении производства материала и емкости.The technical result of the claimed technical solution is to increase reliability; improving sealing and insulating properties; increasing the corrosion resistance of both the composite frame material and the container made from it, as well as simplifying the production of the material and container.

Повышение надежности, в свою очередь, достигается благодаря применению материалов, устойчивых к износу, обладающих высокими прочностными характеристиками, стойких к термическим и вибрационным воздействиям.Increased reliability, in turn, is achieved through the use of materials that are wear-resistant, have high strength characteristics, and are resistant to thermal and vibration influences.

Улучшение герметизирующих и изолирующих свойств достигается благодаря пропитке материала и емкости полимерным связующим с его последующим отверждением, а также использованию материалов, обладающих высокими диэлектрическими, теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами, в частности - геотекстиля, стекловолокна и отвержденного полимерного связующего.Improved sealing and insulating properties are achieved through impregnation of the material and container with a polymer binder followed by its subsequent curing, as well as the use of materials with high dielectric, thermal insulation and sound insulation properties, in particular geotextiles, fiberglass and cured polymer binders.

Повышение коррозионной устойчивости достигается благодаря использованию материалов, обладающих высокой устойчивостью к агрессивным средам.Increased corrosion resistance is achieved through the use of materials that are highly resistant to aggressive environments.

Упрощение производства достигается благодаря использованию материалов, простых в пропитке связующим, позволяющим достичь необходимой толщины композита, и при этом обладающих высокой гибкостью.Simplification of production is achieved through the use of materials that are easy to impregnate with a binder, allowing the required thickness of the composite to be achieved, and at the same time having high flexibility.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что композитный каркасный материал, выполненный в виде жесткого многослойного листа, включает по меньшей мере два слоя, выполненных армированными стекловолокном, между которыми закреплен слой геотекстиля, волокна которого скреплены посредством отвержденного полимерного связующего, при этом слои скреплены между собой.The claimed technical result is achieved due to the fact that the composite frame material, made in the form of a rigid multilayer sheet, includes at least two layers made of glass fiber reinforced, between which is fixed a layer of geotextile, the fibers of which are bonded by means of a hardened polymer binder, while the layers are bonded between yourself.

Заявленный технический результат также достигается за счет того, что емкость, включающая корпус, содержащий стенки, образующие пространство внутреннего объема емкости, выполнена из жесткого многослойного композитного каркасного материала, выполненного в виде жесткого многослойного листа, включающего по меньшей мере два слоя, выполненных армированными стекловолокном, между которыми закреплен слой геотекстиля, волокна которого скреплены посредством отвержденного полимерного связующего, при этом слои скреплены между собой.The claimed technical result is also achieved due to the fact that the container, including a body containing walls forming the space of the internal volume of the container, is made of a rigid multilayer composite frame material, made in the form of a rigid multilayer sheet, including at least two layers made of glass fiber reinforced, between which is fixed a layer of geotextile, the fibers of which are fastened by means of a hardened polymer binder, and the layers are fastened together.

Преимуществом композитных материалов является возможность сочетания в составе одного многокомпонентного материала нескольких материалов, обладающих существенно различающимися физическими свойствами. Например, композитные материалы позволяют сочетать высокие изолирующие свойства одного материала с высокой прочностью другого. Таким образом становится возможно создание многокомпонентных материалов, обладающих высокой надежностью, в которых реализованы преимущества каждого из материалов и, в то же время, взаимно компенсированы их недостатки.The advantage of composite materials is the ability to combine several materials with significantly different physical properties in one multicomponent material. For example, composite materials allow you to combine the high insulating properties of one material with the high strength of another. Thus, it becomes possible to create multicomponent materials with high reliability, in which the advantages of each of the materials are realized and, at the same time, their disadvantages are mutually compensated.

Композитный материал согласно заявленному техническому решению выполнен в виде жесткого многослойного листа. При использовании жесткого материала уменьшается склонность емкости к деформациям и вероятность образования трещин, проколов, что увеличивает ее надежность.The composite material according to the stated technical solution is made in the form of a rigid multilayer sheet. When using a rigid material, the container’s tendency to deformation and the likelihood of cracks and punctures are reduced, which increases its reliability.

Все слои композитного материала скреплены друг с другом, что исключает проскальзывание слоев материала относительно друг друга, истирание контактирующих поверхностей слоев, повреждение их структуры и расслоение композитного каркасного материала. Таким образом достигается повышение надежности. При этом также увеличивается общая жесткость композита.All layers of the composite material are fastened to each other, which prevents the layers of material from slipping relative to each other, abrasion of the contacting surfaces of the layers, damage to their structure and delamination of the composite frame material. In this way, increased reliability is achieved. This also increases the overall stiffness of the composite.

Стекловолокно используется в качестве армирующего материала, потому что его нити и волокна сами по себе обладают высокой прочностью на сжатие и растяжение, а также химической инертностью ко множеству агрессивных сред, стойкостью к вибрационным воздействиям. Помимо этого, стекловолокно обладает высокими теплоизоляционными, звукоизоляционными и электроизоляционными свойствами, благодаря которым обеспечивает надежную изоляцию содержимого емкости от внешней среды.Fiberglass is used as a reinforcing material because its threads and fibers themselves have high compressive and tensile strength, as well as chemical inertness to many aggressive environments and resistance to vibration. In addition, fiberglass has high thermal insulation, sound insulation and electrical insulation properties, thanks to which it provides reliable insulation of the contents of the container from the external environment.

Удельная прочность волокон стекловолокна также высока. Некоторые стеклопластики, армированные стекловолокном (например, при намотке стекловолокна в разных направлениях под натяжением на цилиндрическую емкость), имеют удельную прочность на растяжение, превышающую таковую у нержавеющей стали. Данная совокупность свойств обосновывает использование материалов, армированных стекловолокном, в составе как внутренних, так и внешних стенок различных полых изделий, обеспечивая повышение прочности, улучшение изолирующих свойств стенок емкости и уменьшение ее массы. Упрощение производства также достигается благодаря использованию стекловолокна, высокая гибкость которого позволяет легко формировать изделия с разной геометрией поверхности, не нанося повреждений каркасному материалу при его изгибе и тем самым избегая формирования участков с уменьшенной прочностью, что увеличивает надежность готового изделия.The specific strength of fiberglass fibers is also high. Some glass fiber reinforced plastics (for example, when glass fibers are wound in different directions under tension on a cylindrical container) have a specific tensile strength that exceeds that of stainless steel. This set of properties justifies the use of glass fiber reinforced materials in both the internal and external walls of various hollow products, providing increased strength, improved insulating properties of container walls and a reduction in its weight. Simplification of production is also achieved through the use of glass fiber, the high flexibility of which allows you to easily form products with different surface geometries without causing damage to the frame material when bending and thereby avoiding the formation of areas with reduced strength, which increases the reliability of the finished product.

Повышение коррозионной устойчивости также достигается благодаря использованию в структуре каркасного материала слоев, армированных стекловолокном. При прямом контакте композитного каркасного материала с агрессивной средой уменьшается вероятность коррозии волокон, что, в свою очередь, положительно влияет на долговечность и надежность композитного материала и изделий из него, которые дольше сохраняют свои механические характеристики в пределах приемлемых для эксплуатационных условий значений.Increased corrosion resistance is also achieved through the use of glass fiber reinforced layers in the structure of the frame material. With direct contact of the composite frame material with an aggressive environment, the likelihood of fiber corrosion is reduced, which, in turn, has a positive effect on the durability and reliability of the composite material and products made from it, which longer retain their mechanical characteristics within acceptable values for operating conditions.

Между слоями, армированными стекловолокном, закреплен слой геотекстиля. Как и стекловолокно, геотекстиль является материалом с высокими прочностными характеристиками, обладает достаточно высокой прочностью на разрыв. Также достигается упрощение производства при помощи использования геотекстильного материала, который легко пропитывается полимерным связующим, поскольку содержит множество полостей между волокнами. Такое исполнение позволяет достичь необходимой толщины композита, и, соответственно, стенки емкости без увеличения количества слоев композита.A layer of geotextile is fixed between the glass fiber reinforced layers. Like fiberglass, geotextiles are a material with high strength characteristics and have a fairly high tensile strength. Simplification of production is also achieved by using geotextile material, which is easily impregnated with a polymer binder, since it contains many cavities between the fibers. This design makes it possible to achieve the required thickness of the composite, and, accordingly, the wall of the container without increasing the number of layers of the composite.

Применяя геотекстиль можно сократить количество слоёв, при тех же прочных характеристиках, тем самым понижая материалоемкость.By using geotextiles, you can reduce the number of layers, with the same durable characteristics, thereby reducing material consumption.

Более того, геотекстильные материалы и, в частности, геотекстильные материалы, волокна которых выполнены на основе полипропилена и полиэфира, сами по себе обладают высокой коррозионной устойчивостью.Moreover, geotextile materials and, in particular, geotextile materials whose fibers are based on polypropylene and polyester, themselves have high corrosion resistance.

Повышение прочности достигается при помощи скрепления волокон геотекстильного слоя полимерным связующим. Это нужно для создания жестких пространственных конфигурации изделий из композитного каркасного материала, которые сохраняют форму под воздействием как внешних, так и внутренних деформирующих усилий, возникающих в процессе изготовления, транспортировки и их целевого использования.Increased strength is achieved by bonding the fibers of the geotextile layer with a polymer binder. This is necessary to create rigid spatial configurations of products made of composite frame material that retain their shape under the influence of both external and internal deforming forces arising during the manufacturing process, transportation and their intended use.

Полимерное связующее также увеличивает стойкость композитного каркасного материала и, в частности, слоя геотекстиля ко внешним воздействиям: огнестойкость, стойкость к ультрафиолетовому излучению и агрессивным средам.The polymer binder also increases the resistance of the composite frame material and, in particular, the geotextile layer to external influences: fire resistance, resistance to ultraviolet radiation and aggressive environments.

Очевидно, что от того, насколько хорошо пропитывается материал, будут зависеть механические характеристики готового изделия: при недостаточно глубокой пропитке в структуре материала могут оставаться участки, более склонные к деформации и обладающие уменьшенной прочностью на разрыв; может быть даже нарушена герметичность слоя, что критично для емкостей, предназначенных для долговременного надежного хранения текучих сред. Геотекстильный материал, в свою очередь, достаточно прост в пропитке, поскольку содержит множество полостей между волокнами. Полимерное связующее заполняет полости между волокнами геотекстильного материала и при отверждении дополнительно увеличивает прочность и жесткость слоя геотекстиля.Obviously, the mechanical characteristics of the finished product will depend on how well the material is impregnated: if the impregnation is not deep enough, there may remain areas in the structure of the material that are more prone to deformation and have reduced tensile strength; the tightness of the layer may even be broken, which is critical for containers intended for long-term reliable storage of fluids. Geotextile material, in turn, is quite easy to impregnate, since it contains many cavities between the fibers. The polymer binder fills the cavities between the fibers of the geotextile material and, when cured, further increases the strength and rigidity of the geotextile layer.

Дополнительное увеличение надежности емкости может быть достигнуто выполнением материала из чередующихся слоев, армированных стекловолокном и слоев геотекстиля, при котором внешние слои являются слоями, армированными стекловолокном. Подобная многослойная структура дополнительно повышает прочность, герметичность и жесткость конструкции емкости, повышая надежность готового изделия. В результате изготовления прототипов и тестирования их механических характеристик установлено, что наиболее прочное и надежное скрепление слоев композита достигается при контакте слоев, армированных стекловолокном, со слоями геотекстиля, а геотекстиль, благодаря его прочности и простоте пропитки, обеспечивает достижение высоких прочностных характеристик готового композита и уменьшение его веса. Более того, слои, армированные стекловолокном, защищают размещенные между ними слои геотекстиля от повреждений.An additional increase in the reliability of the container can be achieved by making the material from alternating layers of glass fiber reinforced and layers of geotextiles, in which the outer layers are fiber glass reinforced layers. Such a multilayer structure further increases the strength, tightness and rigidity of the container structure, increasing the reliability of the finished product. As a result of manufacturing prototypes and testing their mechanical characteristics, it was established that the most durable and reliable bonding of composite layers is achieved when layers reinforced with glass fiber come into contact with layers of geotextiles, and geotextiles, due to their strength and ease of impregnation, ensure the achievement of high strength characteristics of the finished composite and reduction his weight. Moreover, the fiberglass reinforced layers protect the geotextile layers placed between them from damage.

Для дополнительного улучшения механических характеристик (в частности - прочности на разрыв) и, соответственно, надежности, слой геотекстиля может быть выполнен из термоскрепленного нетканого материала. Волокна или нити скрепляются при нагреве друг с другом в точках контакта, благодаря чему прочность материала возрастает.To further improve the mechanical characteristics (in particular, tensile strength) and, accordingly, reliability, the geotextile layer can be made of thermally bonded non-woven material. When heated, the fibers or threads are bonded to each other at the points of contact, thereby increasing the strength of the material.

Слой геотекстиля может быть выполнен из иглопробивного нетканого материала. Это позволяет получать материал, который одновременно обладает высокой прочностью и высокой проницаемостью для полимерных связующих, которые при отверждении обеспечивают жесткость слоя геотекстиля и герметизируют полости в толще слоя геотекстиля.The geotextile layer can be made of needle-punched non-woven material. This makes it possible to obtain a material that simultaneously has high strength and high permeability for polymer binders, which, when cured, provide rigidity to the geotextile layer and seal cavities in the thickness of the geotextile layer.

В составе геотекстильного слоя могут быть использованы полипропиленовые или полиэфирные волокна, представляющие собой легкий, эластичный, высокопрочный материал, обладающий высокой химической инертностью. Геотекстильный нетканый материал, выполненный на основе полипропиленовых или полиэфирных волокон также хорошо пропитывается полимерным связующим, что обеспечивает надежность готового изделия.Polypropylene or polyester fibers, which are lightweight, elastic, high-strength material with high chemical inertness, can be used as part of the geotextile layer. Geotextile non-woven material made on the basis of polypropylene or polyester fibers is also well impregnated with a polymer binder, which ensures the reliability of the finished product.

Слой, армированный стекловолокном, также может включать отвержденное полимерное связующее, обеспечивая дополнительное увеличение герметизрирующих и изолирующих свойств, улучшение прочностных характеристик изделия и его устойчивости к агрессивным средам. Пропитка слоя, армированного стекловолокном, также защищает слой геотекстиля от механических повреждений и прямого контакта с агрессивными средами, и позволяет дополнительно увеличить толщину материала без увеличения количества слоев.The glass fiber reinforced layer may also include a cured polymer binder, providing an additional increase in sealing and insulating properties, improving the strength characteristics of the product and its resistance to aggressive environments. Impregnation of the glass fiber reinforced layer also protects the geotextile layer from mechanical damage and direct contact with aggressive environments, and allows you to further increase the thickness of the material without increasing the number of layers.

В качестве полимерного связующего может использоваться полиэфирная смола, которая при отверждении образует высокопрочный полимер, обладающий высокими диэлектрическими и водозащитными свойствами, устойчивый к широкому ряду химически агрессивных сред, в том числе кислот и щелочей. Таким образом, применение подобных полимерных связующих позволяет емкости безотказно функционировать на протяжении длительного времени, не требуя при этом постоянного инспектирования, сложного и трудоемкого ремонта, тем самым повышая надежность. Помимо этого, обеспечивается надежная изоляция содержимого емкости от внешней среды и внешней среды от содержимого емкости.Polyester resin can be used as a polymer binder, which, when cured, forms a high-strength polymer with high dielectric and waterproof properties, resistant to a wide range of chemically aggressive environments, including acids and alkalis. Thus, the use of such polymer binders allows the tank to function smoothly for a long time, without requiring constant inspection or complex and time-consuming repairs, thereby increasing reliability. In addition, reliable isolation of the contents of the container from the external environment and the external environment from the contents of the container is ensured.

Также могут быть использованы тканые и нетканые полотна, выполненные из жгутов стеклоровинга. Стеклоровинг хорошо пропитывается полимерными связующими и после его отверждения формирует прочное и надежное покрытие, устойчивое к механическим и химическим воздействиям. В частности, стеклоровинг представляет собой некрученый жгут из множества волокон и обладает большей прочностью, нежели отдельные волокна, что также положительно сказывается на надежности готового изделия.Woven and non-woven fabrics made from glass roving strands can also be used. Glass roving is well impregnated with polymer binders and, after curing, forms a durable and reliable coating that is resistant to mechanical and chemical influences. In particular, glass roving is an untwisted bundle of many fibers and has greater strength than individual fibers, which also has a positive effect on the reliability of the finished product.

При этом в процессе изготовления емкости из композитного каркасного материала армирующая обмотка из стеклоровинга может быть нанесена, например, методом филаментной намотки с контролируемым натяжением и варьирующимся углом намотки для улучшения прочности слоя, армированного стекловолокном. Могут быть использованы тканые и нетканые полотна, выполненные из жгутов стеклоровинга, например - стеклоткань, которая обладает высокой прочностью, коррозионной устойчивостью, и изоляционными свойствами, благодаря чему повышается надежность готового изделия.In this case, in the process of manufacturing a container from a composite frame material, a reinforcing winding of glass roving can be applied, for example, using the filament winding method with controlled tension and a varying winding angle to improve the strength of the glass fiber reinforced layer. Woven and non-woven fabrics made from glass roving strands can be used, for example, fiberglass, which has high strength, corrosion resistance, and insulating properties, thereby increasing the reliability of the finished product.

Для повышения коррозионной устойчивости композитного каркасного материала дополнительно может быть использовано отверждаемое связующее на основе полиэфирной смолы, которая обладает высокой химической стойкостью ко множеству агрессивных сред.To increase the corrosion resistance of the composite frame material, a curable binder based on polyester resin, which has high chemical resistance to a variety of aggressive environments, can be additionally used.

Оптимальная поверхностная плотность слоя геотекстиля составляет 200 г/м². В результате испытаний установлено, что слишком малая плотность геотекстиля в ряде случаев может отрицательно сказываться на прочности геотекстильного слоя на разрыв в связи с тем, что геотекстильный слой содержит в своей структуре недостаточное количество волокон, воспринимающих нагрузку. В то же время, геотекстиль со слишком высокой поверхностной плотностью заметно хуже поддается пропитке полимерным связующим в связи с уменьшением объема полостей между волокнами, что усложняет процесс производства изделия и в конечном счете может негативно сказываться на прочности, жесткости и герметичности геотекстильного слоя композитного материала. Тем не менее, при использовании геотекстиля с поверхностной плотностью, лежащей за пределами обозначенного диапазона, данные недостатки могут быть компенсированы иными способами, например, изменением конфигурации слоя, армированного стекловолокном; увеличением его поверхностной плотности; термоскреплением геотекстильного слоя перед пропиткой и т.д.The optimal surface density of the geotextile layer is 200 g/ ^m2 . As a result of tests, it was established that too low a density of geotextiles in some cases can negatively affect the tensile strength of the geotextile layer due to the fact that the geotextile layer contains in its structure an insufficient number of load-bearing fibers. At the same time, geotextiles with too high a surface density are noticeably less susceptible to impregnation with a polymer binder due to a decrease in the volume of cavities between the fibers, which complicates the product manufacturing process and ultimately can negatively affect the strength, rigidity and tightness of the geotextile layer of the composite material. However, when using geotextiles with a surface density outside the designated range, these disadvantages can be compensated for in other ways, for example, by changing the configuration of the glass fiber reinforced layer; an increase in its surface density; thermal bonding of the geotextile layer before impregnation, etc.

В частных случаях реализации слой, армированный стекловолокном, представляет собой стекломат - нетканый мат из волокон (зачастую - в виде рубленного стеклоровинга), скрепленных химическим или механическим способом. Скрепление волокон материала между собой позволяет дополнительно увеличить его прочность на разрыв и лучше переносить разнонаправленные механические нагрузки, что повышает надежность емкости.In particular implementation cases, the fiberglass-reinforced layer is a glass mat - a non-woven mat made of fibers (often in the form of chopped glass roving) bonded chemically or mechanically. Bonding the fibers of the material together allows you to further increase its tensile strength and better tolerate multidirectional mechanical loads, which increases the reliability of the container.

Для дополнительного улучшения надежности, армированный стекловолокном, может быть выполнен в виде стеклополотна, которое обладает высокими прочностными характеристиками, хорошо пропитывается связующим.To further improve reliability, fiberglass reinforced can be made in the form of glass cloth, which has high strength characteristics and is well impregnated with a binder.

Композитный каркасный материал может быть использован для создания корпуса емкости.Composite frame material can be used to create the body of the container.

Раскрытая выше совокупность свойств обосновывает использование материалов, армированных стекловолокном, в составе как внутренних, так и внешних стенок емкости, обеспечивая одновременно повышение прочности, улучшение изолирующих свойств стенок емкости и уменьшение ее массы. Помимо этого, слой, армированный стекловолокном, дополнительно защищает слой геотекстиля от повреждений как со внешней стороны емкости, так и со внутренней ее стороны, что увеличивает ее надежность.The set of properties disclosed above justifies the use of glass fiber reinforced materials in both the internal and external walls of the container, simultaneously providing increased strength, improved insulating properties of the walls of the container and a reduction in its weight. In addition, the glass fiber reinforced layer additionally protects the geotextile layer from damage both on the outside of the container and on the inside, which increases its reliability.

Предпочтительно корпус емкости выполнен в форме цилиндра. Данная форма широко используется в конструкции резервуаров, поскольку одновременно сочетает в себе компактность, высокую прочность, низкую материалоемкость.Preferably, the container body is made in the shape of a cylinder. This form is widely used in the design of tanks, since it simultaneously combines compactness, high strength, and low material consumption.

Толщина стенки корпуса предпочтительно лежит в пределах 0.005-0.03 м. Толщина стенки менее 0.005 м. не обеспечивает достаточной прочности и жесткости корпуса емкости, делает его более уязвимым к механическим повреждениям и ухудшает его изолирующие качества. Толщина стенки более 0.03 приводит к неоправданному расходу материала на его изготовление, увеличивает его вес и, соответственно, статические нагрузки, действующие на корпус емкости.The thickness of the body wall preferably lies in the range of 0.005-0.03 m. A wall thickness of less than 0.005 m does not provide sufficient strength and rigidity of the container body, makes it more vulnerable to mechanical damage and worsens its insulating qualities. A wall thickness of more than 0.03 leads to unjustified consumption of material for its manufacture, increases its weight and, accordingly, static loads acting on the container body.

Длина корпуса предпочтительно находится в диапазоне от 2 до 30 м, а диаметр корпуса составляет 0.8-6 м. Изготовление емкостей размером более 30 м приводит к снижению надежности, поскольку при прочих равных условиях слишком большую емкость проще повредить при транспортировке и установке, более того, со временем возможны ее деформации под собственным весом или под весом толщи грунта в случае закапывания емкости.The body length is preferably in the range from 2 to 30 m, and the body diameter is 0.8-6 m. Manufacturing containers larger than 30 m leads to a decrease in reliability, since, other things being equal, it is easier to damage a container that is too large during transportation and installation; moreover, Over time, it may deform under its own weight or under the weight of the soil thickness if the container is buried.

Емкости малых габаритов - менее 0.8 м диаметром и менее 2 м длиной являются менее надежными и удобными: они более сложны в обслуживании, поскольку небольшие габариты доставляют неудобства при инспектировании внутреннего объема персоналом и осложняют очистку емкости от отложений. При горизонтальном размещении высота такой емкости составляет примерно половину роста среднего человека, что делает перемещение внутри нее неудобным и травмоопасным, увеличивая при этом вероятность случайного повреждения стенок. При вертикальном размещении емкости присутствуют те же проблемы, но они также усугубляются необходимостью размещения лестницы внутри емкости, при том, что лестница занимает значительную часть и без того ограниченного внутреннего объема емкости.Small-sized containers - less than 0.8 m in diameter and less than 2 m in length - are less reliable and convenient: they are more difficult to maintain, since their small dimensions cause inconvenience when inspecting the internal volume by personnel and complicate cleaning the container from deposits. When placed horizontally, the height of such a container is approximately half the height of an average person, which makes moving inside it inconvenient and dangerous, while increasing the likelihood of accidental damage to the walls. When placing a container vertically, the same problems are present, but they are also aggravated by the need to place a ladder inside the container, despite the fact that the ladder occupies a significant part of the already limited internal volume of the container.

Далее описана предпочтительная конструкция композитного каркасного материала.The following describes a preferred design of the composite frame material.

Композитный каркасный материал представляет собой жесткий лист, включающий множество слоев. В состав листа входят по меньшей мере два слоя, армированные стекловолокном. Между слоями, армированными стекловолокном, закреплен слой геотекстиля, волокна которого скреплены посредством отвержденного полимерного связующего. Все слои жесткого листа композитного каркасного материала скреплены между собой.Composite frame material is a rigid sheet consisting of many layers. The sheet consists of at least two layers reinforced with glass fiber. Between the fiberglass-reinforced layers there is a layer of geotextile, the fibers of which are held together by a cured polymer binder. All layers of a rigid sheet of composite frame material are fastened together.

Предпочтительный вариант выполнения композитного каркасного материала подразумевает использование слоев, армированных стекловолокном, в качестве внешних слоев. Помимо этого, композитный каркасный материал может быть выполнен из чередующихся слоев, армированных стекловолокном и слоев геотекстиля при том, что в данной конфигурации внешние слои являются слоями, армированными стекловолокном. Количество слоев каркасного материала не ограничено и может быть произвольным. Многослойный лист композитного каркасного материала со всеми вышеописанными слоями также может быть расположен в толще другого материала.A preferred embodiment of the composite frame material involves the use of fiberglass reinforced layers as the outer layers. In addition, the composite frame material can be made of alternating layers of glass fiber reinforced and geotextile layers, where in this configuration the outer layers are glass fiber reinforced layers. The number of layers of frame material is not limited and can be arbitrary. A multilayer sheet of composite frame material with all the above-described layers can also be located in the thickness of another material.

Геотекстильный слой, предпочтительно, выполнен на основе волокон из полипропилена или полиэфира. Также предпочтительно использование нетканого геотекстиля, который выполнен термоскрепленным. Геотекстильный слой может быть выполнен иглопробивным, термоскрепленным или иглопробивным с последующим термоскреплением. Поверхностная плотность геотекстильного слоя предпочтительно составляет 200 г/м².The geotextile layer is preferably made from polypropylene or polyester fibers. It is also preferable to use non-woven geotextiles that are thermally bonded. The geotextile layer can be made of needle-punched, thermally bonded or needle-punched with subsequent thermal bonding. The surface density of the geotextile layer is preferably 200 g/m ² .

Слой, армированный стекловолокном, может быть выполнен, по существу, в виде любого тканого или нетканого материала, в составе которого присутствуют соответствующие стеклянные волокна, в частности, в виде стеклополотна, в частности, стекломата. Под стекломатом в рамках данного технического решения понимается нетканый мат из рубленых или непрерывных волокон по 3-5 см, скрепленных химическим или механическим способом. Слой, армированный стекловолокном, не обязательно состоит исключительно из стекловолокна и может включать иные тканые или нетканые материалы в свой состав.The glass fiber-reinforced layer can be made essentially in the form of any woven or non-woven material that contains appropriate glass fibers, in particular in the form of glass fabric, in particular glass mat. Within the framework of this technical solution, glass mat is understood as a non-woven mat made of chopped or continuous fibers of 3-5 cm, bonded chemically or mechanically. The glass fiber reinforced layer does not necessarily consist solely of glass fiber and may include other woven or non-woven materials in its composition.

Также в конструкции композитного каркасного материала могут быть использованы тканые и нетканые полотна, выполненные из жгутов стеклоровинга, например, стеклоткань. Слой, армированный стекловолокном, также, как и слой геотекстиля, может включать отвержденное полимерное связующее. В частности, при попадании полиэфирной смолы на стекломат, клей начинает распадаться, в следствие чего волокна приобретают гибкость, позволяющую сгибать стекломат.Also, in the construction of a composite frame material, woven and non-woven fabrics made from glass roving strands, for example, fiberglass, can be used. The glass fiber reinforced layer, like the geotextile layer, may include a cured polymer binder. In particular, when polyester resin gets on the glass mat, the glue begins to disintegrate, as a result of which the fibers acquire flexibility, allowing the glass mat to bend.

Армирующий стеклоровинг, в свою очередь, также легко пропитывается полимерным связующим. Стеклоровинг представляет собой некрученый жгут из множества волокон и обладает большей прочностью, нежели отдельные волокна.Reinforcing glass roving, in turn, is also easily impregnated with a polymer binder. Glass roving is an untwisted bundle of many fibers and has greater strength than individual fibers.

Полимерное связующее может быть выполнено на основе полиэфирной смолы или быть многокомпонентным связующим, одним из компонентов которого является полиэфирная смола, физико-химические свойства которой позволяет изготовить армированное изделие для получения в последующем емкости с достаточно высокими прочностными характеристиками.The polymer binder can be made on the basis of a polyester resin or be a multicomponent binder, one of the components of which is a polyester resin, the physicochemical properties of which make it possible to produce a reinforced product for subsequent production of containers with sufficiently high strength characteristics.

Далее описана конструкция емкости.The design of the container is described below.

Емкость включает корпус, содержащий стенки, образующие пространство внутреннего объема емкости, выполненный из жесткого многослойного композитного каркасного материала, выполненного в соответствии с описанной выше конструкцией.The container includes a body containing walls defining the space of the internal volume of the container, made of a rigid multilayer composite frame material made in accordance with the design described above.

В предпочтительном варианте реализации емкость из композитного каркасного материала включает корпус, состоящий из жестких стенок, образующих пространство внутреннего объема, при этом стенки выполнены из композитного каркасного материала. В состав композитного каркасного материала входят слои, армированные стекловолокном, между которыми закреплен слой геотекстиля. Волокна слоя геотекстиля скреплены полимерным связующим. Слой геотекстиля и слои, армированные стекловолокном, скреплены друг с другом.In a preferred embodiment, the composite frame material container includes a body consisting of rigid walls defining an internal volume space, the walls being made of a composite frame material. The composition of the composite frame material includes layers reinforced with glass fiber, between which a layer of geotextile is fixed. The fibers of the geotextile layer are held together with a polymer binder. The geotextile layer and the fiberglass reinforced layers are bonded to each other.

Частные варианты реализации подразумевают в том числе выполнение емкости со стенками, включающими чередующиеся слои, армированные стекловолокном и слои геотекстиля, причем, в структуре стенки внешними слоями композита всегда являются слои, армированные стекловолокном. Слой, армированный стекловолокном, не обязательно состоит исключительно из стекловолокна и может включать иные тканые или нетканые материалы в свой состав.Particular implementation options include, among other things, making a container with walls that include alternating layers reinforced with glass fiber and layers of geotextiles, and in the structure of the wall the outer layers of the composite are always layers reinforced with glass fiber. The glass fiber reinforced layer does not necessarily consist solely of glass fiber and may include other woven or non-woven materials in its composition.

Слой, армированный стекловолокном, может быть выполнен в виде армирующей обмотки из стеклоровинга, которая, в свою очередь, может быть нанесена любым известным из уровня техники методом, например, методом филаментной намотки с контролируемым натяжением и варьирующимся углом намотки.The glass fiber reinforced layer can be made in the form of a glass roving reinforcing winding, which, in turn, can be applied by any method known in the art, for example, filament winding with controlled tension and varying winding angles.

Предпочтительно емкость имеет форму цилиндра, длина которого составляет 2-30 м, диаметр которого составляет 0.8-6 м., а толщина стенок составляет 0.005-0.03 м. В зависимости от целей, задач и условий эксплуатации может быть использована любая другая форма емкости без ограничений.Preferably, the container has the shape of a cylinder, the length of which is 2-30 m, the diameter of which is 0.8-6 m, and the wall thickness is 0.005-0.03 m. Depending on the purposes, tasks and operating conditions, any other shape of the container can be used without restrictions .

В зависимости от целевого назначения, емкость может иметь дверцы или люки для доступа вовнутрь и осуществления очистных и профилактических работ. Допускается наличие в горизонтально ориентированной емкости вертикальных горловин, имеющих люки, обеспечивающие доступ ко внутреннему объему емкости квалифицированного обслуживающего персонала. Возможно включение емкости в трубопроводы разной степени сложности в качестве коллектора, дренажной емкости, стационарного резервуара для хранения жидкости. В зависимости от функционального назначения емкости, места установки и режима ее эксплуатации, внутри нее могут быть размещены перегородки, фильтры, клапаны, насосы различных конструкции и различного принципа действия, а также лестницы, упрощающие доступ обслуживающего персонала во внутреннюю полость для контроля состояния стенок или их очистки от затвердевших осаждений. Наличие технических отверстий, входных и выходных патрубков, их количество и расположение в емкости никак не ограничено объемом заявленной формулы.Depending on the intended purpose, the container may have doors or hatches for access inside and for cleaning and maintenance work. It is allowed to have vertical necks in a horizontally oriented container that have hatches that provide access to the internal volume of the container for qualified service personnel. It is possible to include the container in pipelines of varying degrees of complexity as a collector, drainage container, or stationary liquid storage tank. Depending on the functional purpose of the container, the installation location and the mode of its operation, partitions, filters, valves, pumps of various designs and different principles of operation, as well as ladders can be placed inside it, simplifying access for maintenance personnel to the internal cavity to monitor the condition of the walls or their cleaning from hardened deposits. The presence of technical openings, inlet and outlet pipes, their number and location in the container are in no way limited by the volume of the declared formula.

Емкость может быть изготовлена следующим образом.The container can be manufactured as follows.

На формовочный цилиндр наносится слой материала, армированного стекловолокном, выполненного в виде стеклоткани. Материал подвергается пропитке полимерным связующим перед намоткой, после намотки или во время намотки (путем заблаговременного нанесения связующего на формовочный цилиндр).A layer of glass fiber reinforced material, made in the form of glass cloth, is applied to the molding cylinder. The material is impregnated with a polymer binder before winding, after winding, or during winding (by applying the binder to the forming cylinder in advance).

Далее наносится слой геотекстиля. Геотекстиль предварительно проходит термоскрепление путем прокатки через валки каландра под давлением и при рабочей температуре, позволяющей частично расплавлять геотекстильные волокна и скреплять их в местах пересечения, уплотняя слой геотекстильного материала. Геотекстиль также подвергается пропитке полимерным связующим либо предварительно, либо после намотки на слой, армированный стекловолокном.Next, a layer of geotextile is applied. Geotextiles are preliminarily thermally bonded by rolling through calender rolls under pressure and at an operating temperature that allows the geotextile fibers to partially melt and bond them at intersections, compacting the layer of geotextile material. Geotextiles are also impregnated with a polymer binder, either before or after winding onto a glass fiber reinforced layer.

Поверх слоя геотекстиля наносится следующий слой, армированный стекловолокном, например, методом намотки ровинга, с пропиткой полимерным связующим. Угол намотки и количество ее слоев может меняться с целью достижения приемлемых механических характеристик для выбранных габаритов резервуара и способа его применения. После намотки внешнего слоя полученное цилиндрическое тело остается на корпусе формовочного цилиндра до полного отверждения полимерного связующего.On top of the geotextile layer, the next layer is applied, reinforced with glass fiber, for example, by winding roving, impregnated with a polymer binder. The winding angle and the number of its layers can be changed in order to achieve acceptable mechanical characteristics for the selected dimensions of the tank and the method of its application. After winding the outer layer, the resulting cylindrical body remains on the body of the molding cylinder until the polymer binder is completely cured.

После отверждения связующего изготовленное цилиндрическое тело снимается с формовочного цилиндра и его торцевые части герметично закрываются крышками. Крышки изготавливаются из многослойного композитного материала, включающего два слоя, армированные стекловолокном и слой геотекстиля между ними, в специальных формах, при этом слои композитного материала в процессе производства пропитываются связующим и выдерживаются до его отверждения. Крышки присоединяются к корпусу емкости любым известным из уровня техники способом, например посредством адгезивных составов, предварительно нанесенных на контактные поверхностиAfter the binder has cured, the manufactured cylindrical body is removed from the molding cylinder and its end parts are hermetically sealed with lids. The covers are made from a multi-layer composite material, including two layers reinforced with glass fiber and a layer of geotextile between them, in special forms, while the layers of the composite material are impregnated with a binder during the production process and are kept until it hardens. The lids are attached to the container body by any method known from the prior art, for example by means of adhesive compositions previously applied to the contact surfaces

Один из предпочтительных вариантов использования емкости со стенками из композитного каркасного материала продемонстрирован на примере. На месте установки емкости при помощи экскаватора или любой другой подходящей землеройной машины подготавливается котлован, границы которого позволяют вместить габариты емкости и провести сопутствующие работы по ее закреплению. Емкость, оснащенная горловиной с люком, устанавливается на бетонной плите и фиксируется на ней в горизонтальном положении так, чтобы горловина располагалась выше уровня земли, обеспечивая свободный доступ для проведения профилактических и очистных работ. Далее емкость подключается к трубопроводу дренажной системы, после чего вся конструкция, за исключением верхней части горловины и люка, засыпается грунтом. После этого емкость готова к использованию - сбору и хранению воды, нефтепродуктов и других жидкостей, отводимых дренажной системой. Благодаря высоким прочностным характеристикам и высокой жесткости стенок из композитного материала, емкость не деформируется под слоем грунта, а благодаря использованию слоев, армированных стекловолокном, также предотвращается коррозия как контактирующей с грунтом стенки емкости, так и стенки емкости, контактирующей с жидкостями. По мере необходимости опорожнение емкости производится погружным насосом через люк горловины либо через выходной патрубок. В случае образования отложений с более высокой плотностью и вязкостью, опорожнение емкости может также осуществляться, например, с применением илососной машины.One of the preferred options for using a container with walls made of a composite frame material is demonstrated by example. At the site where the tank is installed, using an excavator or any other suitable earth-moving machine, a pit is prepared, the boundaries of which allow it to accommodate the dimensions of the tank and carry out related work to secure it. A container equipped with a neck with a hatch is installed on a concrete slab and fixed on it in a horizontal position so that the neck is located above ground level, providing free access for maintenance and cleaning work. Next, the container is connected to the pipeline of the drainage system, after which the entire structure, with the exception of the upper part of the neck and the hatch, is covered with soil. After this, the container is ready for use - collecting and storing water, oil products and other liquids discharged by the drainage system. Due to the high strength characteristics and high rigidity of the walls made of composite material, the container does not deform under a layer of soil, and thanks to the use of layers reinforced with glass fiber, corrosion of both the wall of the container in contact with the ground and the wall of the container in contact with liquids is also prevented. If necessary, the container is emptied using a submersible pump through the neck hatch or through the outlet pipe. In case of formation of deposits with a higher density and viscosity, emptying the container can also be carried out, for example, using a sludge sucker.

Представленные описание конструкции и использования композитного каркасного материала и емкости не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявленного технического решения. Композитный каркасный материал помимо емкостей может быть использован при изготовлении и других изделий (например, трубопроводов, защитных кожухов промышленных агрегатов, обшивки летательных аппаратов и плавучих сооружений).The presented description of the design and use of the composite frame material and container does not exhaust the possible design options and does not limit in any way the scope of the claimed technical solution. In addition to containers, composite frame material can be used in the manufacture of other products (for example, pipelines, protective casings of industrial units, skins of aircraft and floating structures).

Возможны иные варианты исполнения и использования в объеме заявленной формулы. В зависимости от назначения, композитный каркасный материал и емкость могут быть изготовлены разных размеров, цветов и конфигураций.Other options for execution and use are possible within the scope of the stated formula. Depending on the purpose, the composite frame material and container can be made in different sizes, colors and configurations.

Claims

1. Composite frame material, made in the form of a rigid multilayer sheet, including at least two layers made of glass fiber reinforced, between which is fixed a layer of geotextile, the fibers of which are bonded by means of a hardened polymer binder, with the layers bonded to each other.

2. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the material includes alternating layers of glass fiber reinforced and geotextiles, with the glass fiber reinforced layers being the outer layers.

3. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the geotextile layer is made in the form of a thermally bonded non-woven material.

4. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the geotextile layer is made in the form of a needle-punched non-woven material.

5. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the geotextile layer is made of polypropylene or polyester fibers.

6. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the geotextile layer is made with a surface density of 200 g/ ^m2 .

7. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the fiberglass-reinforced layer is glass fiber or glass mat.

8. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the glass fiber reinforced layer includes a cured polymer binder.

9. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the fiberglass is made in the form of glass roving.

10. Composite frame material according to claim 1, characterized in that the polymer binder is a polyester resin.

11. Drainage container, including a housing containing walls forming the space of the internal volume of the container, made of rigid multilayer composite frame material according to claim 1.

12. The container according to claim 11, characterized in that the body is made in the shape of a cylinder with a height of 2-30 m, a diameter of 0.8-6 m, and the thickness of the body wall is 0.005-0.03 m.