Проволока для изготовления силовых сетчатых конструкций

Полезная модель относится к проволокам для изготовления силовых сетчатых конструкций и может быть использована, в частности, для изготовления габионов и других изделий. Технический результат - повышение физико-механических свойств проволоки при ее использовании для силовых сетчатых конструкций. Проволока включает металлическую основу и изоляционное покрытие основы, содержащее адгезионный подслой из термоплачтичного клея и функциональный слой из наноструктурированного композиционного материала на основе полиэтилена. Композиционный материал имеет матрицу из полиэтилена и дисперсно-распределенные в матрице частицы монтмориллонита в количестве 0,1-2 мас.%. 13 з.п. ф-лы, 1 пр.

Полезная модель относится к проволокам для изготовления силовых сетчатых конструкций и может быть использована, в частности, для изготовления габионов и других изделий.

Силовые сетчатые (плетеные) конструкции, выполненные из металлической проволоки, в частности габионы, подвергаются механическому (абразивному), температурному, коррозионному и др. внешним воздействиям. Чтобы защитить металлическую часть проволоки от внешних воздействий, на нее наносят изоляционное покрытие.

Из уровня техники известна проволока для габионов имеющая стальную основу (сердцевину) и внешнее изоляционное покрытие из ПВХ (см. например, ТУ 1275-001-42873191-2009). Однако, указанная проволока не обладает необходимым комплексом физико-механических свойств, требуемых для долговечного использования сетчатых конструкций. ПВХ со временем разлагается, что приводит к разрушению покрытия, а также негативному воздействию на внешнюю среду. Агрессивные составляющие продуктов разложения (сложные хлориды) могут вступать с контактирующими средами (воздух, вода, почва, скальные породы), образуя кислотные соединения способствующие дальнейшему разрушению покрытия сетчатых конструкций.

Из уровня техники известны проволоки имеющие металлическую серцевину и покрытие из полимерного композита, с матрицей из полиэтилена и дисперсно-распределенными в матрице частицами монтмориллонита (ММТ) (см. Материалы конференции «P2 Trough nanotechnology» - «Polymer-clay nanocomposites - better plastics», Nanocor, 25-26.09.2009). Недостатком известной проволоки является низкий уровень адгезии композиционного покрытия к металлической сердцевине. При плетении сетчатой конструкции (сетки двойного плетения) из такой проволоки будут возникать отслаивания, морщины и растрескивание покрытия, что снизит уровень физико-механических свойств проволоки и изделия из нее в целом.

Таким образом, проволока, предназначенная для изготовления сетчатых (плетеных) конструкций должна обладать следующими свойствами:

- высокой стойкостью к растрескиванию,

- высокой устойчивостью к агрессивным средам,

- высокой термостойкостью,

- высокой морозостойкостью,

- высокой адгезией к металлу проволоки.

- высокой износо- и абразивостойкостью,

- по возможности, высокой стойкостью к воздействию УФ излучения.

Задачей заявленной полезной модели является обеспечение требуемого уровня указанных свойств.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении физико-механических свойств проволоки при ее использовании для силовых сетчатых конструкций.

Указанный технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что проволока для изготовления силовых сетчатых конструкций, включает металлическую основу и изоляционное покрытие основы, содержащее функциональный слой из наноструктурированного композиционного материала на основе полиэтилена, содержащего дисперсно-распределенные в полиэтиленовой матрице частицы монтмориллонита, при этом покрытие дополнительно содержит адгезионный подслой из термопластичного клея, размещенный между основой и функциональным слоем, причем композиционный материал функционального слоя покрытия содержит 0,1-2 мас.% монтмориллонита.

Кроме того, указанный технический результат достигается в частных случаях реализации полезной модели за счет того, что:

- в качестве металлической основы использована сталь,

- проволока дополнительно содержит цинковый слой, размещенный между металлической основой и адгезионным подслоем,

- в функциональном слое использован органомодифицированный монтмориллонит,

- частицы монтмориллонита имеют пластинчатую форму, при этом длина пластинок составляет 100-200 нм, а толщина 2-6 нм,

- термопластичный клей адгезионного подслоя включает этиленвинилацетат, парафиновый воск и эфирканифоль,

- термопластичный клей дополнительно содержит минеральный наполнитель и антиоксидант,

- композиционный материал функционального слоя дополнительно содержит по меньшей мере один из компонентов, выбранных группы: антиоксиданты, термостабилизаторы, светостабилизаторы, эластомеры, наполнители и красители,

- в качестве антиоксидантов использованы фенольные смолы,

- в качестве термостабилизаторов использованы фосфиты,

- в качестве светостабилизаторов использованы затрудненные амины,

- в качестве красителей использованы оксиды металлов (например, TiO2) или сажа.

- композиционный материал функциональнго слоя дополнительно содержит функциональный полиолефин.

- толщина адгезионного слоя покрытия составляет менее 1/10 от толщины функционального слоя, при этом общая толщина покрытия составляет от 0,5 мм

Заявленная проволока, в отличие от известного аналога, имеет дополнительный подслой из термопластичного клея, повышающий адгезию покрытия к металлической основе и, соответственно, препятствующий его отслаиванию и повреждению в результате механических и других воздействий. При этом полимерный композиционный материал функционального слоя покрытия заявленной проволоки содержит 0,1-2 мас.% монтмориллонита. Авторами полезной модели было установлено, что указанное содержание монтмориллонита в покрытии обеспечивает оптимальное сочетание физико-механических свойств проволоки, необходимых для долговечной эксплуатации изготовленных из нее сетчатых конструкций.

Заявленная проволока содержит металлическую основу (сердцевину), и нанесенное на основу покрытие, включающее адгезионный подслой и функциональный слой.

В качестве основы может быть использована сталь, например углеродистая сталь, термически обработанная по ГОСТ 3282-74. При этом на сталь может быть нанесен дополнительный цинковый слой (покрытие) плотностью 270 г/м ² (размещенный перед адгезионным подслоем).

Адгезионный подслой покрытия выполнен из термопластичного клея (клея-расплава). Выбор данного материала обусловлен тем, что термопластичный клей способен многократно переходить в расплав при нагревании и застывать при охлаждении, при этом он хорошо заполняет пустоты, имеет малую усадку, и высокую механическую прочность. Термопластичный клей адгезионного подслоя может включать следующие основные компоненты: этиленвинилацетат, парафиновый воск и эфирканифоль, а также дополнительно включать минеральный наполнитель и антиоксидант.

Функциональный слой покрытия выполнен из наноструктурированного бимодального полимерного материала на основе полиэтилена (матрица), и содержащего дисперсно-распределенные в матрице частицы монтмориллонита (0,1-2 мас.%). Монтмориллонит (ММТ или «наноглина») представляет собой алюмосиликат, имеющий слоистую структуру. Предпочтительно, чтобы в композиционном материале покрытия ММТ имел пластинчатую форму частиц, с размерами: длина - 100-200 нм, толщина - 2-6 нм. Данные частицы монтмориллонита образуют наноструктуру, обеспечивающую структурирование полимера (полиэтилена) в момент кристаллизации (эффект нуклеации), что повышает физико-механические свойства материала (прочность, модуль упругости, морозостойкость) и придают материалу барьерные свойства (снижается газо и паропроницаемость), что увеличивает коррозионную стойкость материала.

Также предпочтительно использовать органомодифицированный монтмориллонит. Для модификации могут быть использованы, например, четвертичные аммониевые соли. Кроме того, наноструктурированный композиционный материал функционального слоя может дополнительно содержать один или несколько следующих компонентов: антиоксиданты (например, фенольные смолы), термостабилизаторы (например, фосфиты), светостабилизаторы (например, затрудненные амины), эластомеры, наполнители (например, мел), красители (неорганические оксиды металлов, например, TiO₂ или сажа) Также материал функционального слоя может дополнительно включать функциональный полиолефин, повышающий адгезию полимерного композита к материалу адгезионного слоя.

Толщина слоев покрытия предпочтительно выбирается таким образом, чтобы толщина адгезионного подслоя составляла менее 1/10 от толщины функционального слоя, при этом общая толщина покрытия составляла от 0,5 мм.

Заявленную проволоку получают следующим образом.

Металлическую проволочную основу протягивают через ванну с нагретым термопластичным клеем. Затем полученную проволоку нагревают до температуры размягчения клея и наносят функциональный слой путем экструзии полимерного композиционного материала с использованием экструзионной головки.

Пример.

Проволока для изготовления габиона.

Основа (сердцевина):

Углеродистая сталь термически обработанная по ГОСТ 3282-74 диаметр 2,7 мм.

Дополнительный цинковый слой нанесенный на основу (плотность 270 г/м²).

Адгезионный подслой:

Термопластичный клей, содержащий следующие компоненты, мас.%:

- этиленвинилацетат 20-25,

- парафиновый воск 20-30,

- эфирканифоли 30-40,

- минеральный наполнитель 10-30,

- антиоксидант 0,5-1.0,

толщина подслоя 0,05-0,12 мм

Функциональный слой:

Наноструктурированный композиционный материал на основе полиэтилена, содержащий следующие компоненты, мас.%:

HDPE (полиэтилен) - 50-70,

LLDPE - (полиэтилен) - 15-40,

ММТ - 0,1-2,

Сажа (краситель) - 0,5-2,

Эластомер 5-10,

Функциональный полиолефин 2-4%,

Мел (наполнитель) - 3-5%

Термостабилизатор «Иргафос-168» 0,1-0,5%,

Светостабилизатор «Тинувин-944» 0,1-0,5%,

Антиоксидант «Ирганокс» 0,1-0,5%.

Толщина слоя 0,5-0,75 мм

Заявленная конструкция проволоки обеспечивает снижение вероятности растрескивания покрытия при плетении из нее сетчатых конструкций и их дальнейшей эксплуатации. При этом заявленная проволока обладает повышенным уровнем эксплуатационных свойств, в частности износостойкостью, термостойкостью, морозостойкостью, коррозионной стойкостью и т.д.

Следует отметить, что заявленная полезная модель не ограничена частными случаями ее реализации, раскрытыми в описании. Возможны также иные формы выполнения рассмотренного устройства в объеме приведенных существенных признаков заявленной полезной модели.

1. Проволока для изготовления силовых сетчатых конструкций, включающая металлическую основу и изоляционное покрытие основы, содержащее функциональный слой из наноструктурированного композиционного материала на основе полиэтилена, содержащего дисперсно-распределенные в полиэтиленовой матрице частицы монтмориллонита, отличающаяся тем, что покрытие дополнительно содержит адгезионный подслой из термопластичного клея, размещенный между основой и функциональным слоем, при этом композиционный материал функционального слоя покрытия содержит 0,1-2 мас.% монтмориллонита.

2. Проволока по п.1, отличающаяся тем, что в качестве металлической основы использована сталь.

3. Проволока по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит цинковый слой, размещенный между металлической основой и адгезионным подслоем.

4. Проволока по п.1, отличающаяся тем, что в функциональном слое использован органомодифицированный монтмориллонит.

5. Проволока по п.1, отличающаяся тем, что частицы монтмориллонита имеют пластинчатую форму, при этом длина пластинок составляет 100-200 нм, а толщина 2-6 нм.

6. Проволока по п.1, отличающаяся тем, что термопластичный клей адгезионного подслоя включает этиленвинилацетат, парафиновый воск и эфирканифоль.

7. Проволока по п.6, отличающаяся тем, что термопластичный клей дополнительно содержит минеральный наполнитель и антиоксидант.

8. Проволока по п.1, отличающаяся тем, что композиционный материал функционального слоя дополнительно содержит по меньшей мере один из компонентов, выбранный из группы: антиоксиданты, термостабилизаторы, светостабилизаторы, эластомеры, наполнители и красители.

9. Проволока по п.8, отличающаяся тем, что в качестве антиоксидантов использованы фенольные смолы.

10. Проволока по п.8, отличающаяся тем, что в качестве термостабилизаторов использованы фосфиты.

11. Проволока по п.8, отличающаяся тем, что в качестве светостабилизаторов использованы затрудненные амины.

12. Проволока по п.8, отличающаяся тем, что в качестве красителей использованы оксиды металлов или сажа.

13. Проволока по п.8, отличающаяся тем, что композиционный материал функционального слоя дополнительно содержит функциональный полиолефин.

14. Проволока по п.1, отличающаяся тем, что толщина адгезионного подслоя покрытия составляет менее 1/10 от толщины функционального слоя, при этом общая толщина покрытия составляет не менее 0,5 мм.