ОБЛЕГЧЕННАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ, УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
LIGHTWEIGHT STRUCTURAL PANEL, DEVICE AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING

Область техники
Изобретение относится к облегченной строительной панели или плите, ее применению, а также к способу ее изготовления.
Уровень техники
Облегченные строительные панели или плиты используют для изготовления мебели, дверей, стен и тому подобного, так как они при малом весе имеют современный дизайн и высокое качество. Так, например, может возникнуть впечатление стенки из полок, выполненной из деревянного массива толщиной 5 см. Начиная с толщины плит, равной примерно 3 см, облегченные строительные плиты, изготовленные согласно современному уровню техники, описанному далее, имеют преимущество в издержках производства перед массивными сплошными или монолитными плитами, такими как, например, древесностружечные плиты, древесноволокнистые плиты высокой (HDF) и средней (MDF) плотности.
Низкий удельный вес облегченных строительных плит снижает транспортные и производственные расходы, облегчает обращение с плитами при сборке, дает возможность применения мебельной фурнитуры меньшего размера, так как, например, двери имеют меньший вес и более дешевы, требует более легкой, менее стабильной и поэтому более дешевой упаковки, что, в конечном итоге, является стимулом для покупки для изготовления самодельной мебели, так как легкий продукт проще транспортировать самостоятельно и собирать из него мебель.
Известные облегченные строительные плиты состоят из легкого среднего слоя (заполнителя), верхняя и нижняя стороны которого соединены с верхним облицовочным слоем. Типичными заполнителями являются, например, бумажные ячеистые материалы (сотопласты) или гофрированные материалы, а также стиропор или твердая полиуретановая пена. Что касается заполнителя, то благодаря его сотовой структуре оба облицовочных слоя обычно защищены от прижатия друг другу, а также от растяжения и смещения. При этом особенно распространены бумажные структуры, ориентированные в направлении толщины плиты, например трубки, соты, треугольники или другие структуры, которые обладают особенно большим сопротивлением в направлении толщины плиты. Верхние облицовочные слои представляют собой тонкие плиты, преимущественно - древесно-стружечные плиты, толщиной от примерно 3 до 6 мм, внешняя видимая поверхность которых покрыта фольгой, ламинирована, надпечатана или покрыта лаком для улучшения внешнего вида или для защиты от проникновения грязи, влаги или от износа. Края облегченных строительных плит могут, по выбору, быть снабжены так называемыми ригелями, которые обычно массивны. Они образуют третий важный элемент облегченной строительной плиты и служат, главным образом, в качестве продольных и поперечных распорок. Они могут быть укреплены в области кромки между облицовочными слоями вместо заполнителя или могут быть наклеены на кромки и образуют ребра легкой строительной плиты, препятствуют проникновению в плиту чужеродных веществ, способствуют приданию жесткости при изгибе и кручении и служат для фиксации соединительных элементов, например, для того, чтобы построить корпусной элемент из нескольких облегченных строительных плит. Ригели при этом должны быть встроены в плиты так, чтобы они могли принять на себя силы, возникающие при угловом соединении, или чтобы можно было зафиксировать крепежные детали, например - винты и контргайки. Подходящими для ригелей материалами обычно являются массивное дерево, древесноволокнистые плиты высокой (HDF) и средней (MDF) плотности, древесностружечные плиты.
Облегченные строительные плиты 1, например такие, как изображенные на Фиг.1 и 2, согласно современному уровню техники изготавливают следующим образом: опорную плиту 21, образующую нижний облицовочный слой 2, кладут поверхностью 22, которая впоследствии будет видна, вниз и полностью намазывают клеем ее верхнюю поверхность. Вдоль боковых поверхностей нижнего облицовочного слоя 2 на его предварительно смазанную клеем верхнюю поверхность 11 накладывают ранее отрезанные по размеру продольные и поперечные ригели 41, 42. Проводимое до или после этого временное соединение между собой продольных и поперечных ригелей 41, 42, например при помощи скоб 43, обеспечивает улучшенное соблюдение заданных размеров и ускоряет проведение работ на последующих этапах обработки. В пространство между ригелями затем вкладывают бумажный сотопласт 3, который имеет такую же высоту, что и ригель. Нижний край сотопласта 3 при этом соединяется с намазанной клеем верхней поверхностью 12 нижнего облицовочного слоя. После этого на еще открытую облегченную строительную плиту накладывают второй облицовочный слой, поверхность которого, которая впоследствии будет невидимой, также предварительно полностью намазана клеем, так что эта поверхность образует клеевое соединение с верхней поверхностью ригелей и сот. Затем оба облицовочных слоя облегченной строительной плиты прижимают друг к другу, при этом клей отвердевает. Для экономии времени и мощности пресса обычно несколько облегченных строительных плит укладывают друг на друга, совместно прессуют, после чего они отвердевают под нагрузкой. Требующее больших затрат времени и обслуживающего персонала производство можно облегчить за счет размещения внутри плиты, то есть не в области кромок, более широких ригелей, которые размещают на опорной плите, например, в виде решетки. После отвердевания посредством распиливания полученной таким образом облегченной строительной плиты большого размера по середине расположенных внутри продольных или поперечных ригелей получают несколько облегченных строительных плит или панелей меньшего размера.
Описанный выше способ, по сути являющийся ручным производством, имеет различные недостатки, которые до настоящего времени препятствовали его использованию в массовом производстве. Укладывание и распиливание ригелей является ручной работой. Из-за сотовой структуры заполнителя большая часть клея не используется для приклеивания, а бесполезно отвердевает на внутренних сторонах облицовочных слоев. Медленный процесс отвердевания клея делает невозможным поточное производство, так как время сушки составляет несколько часов. Следствием этого являются дополнительные проблемы. Так, имеющиеся в продаже стандартные клеи на водной основе, например - мочевинный клей и поливинилацетатный клей, высыхают за счет испарения влаги. При этом может происходить ослабление бумажного заполнителя и облицовочных слоев. Результатом являются заметные неровности, вызванные деформацией заполнителя и самих облицовочных слоев. По этой причине часто бывает необходим следующий шаг, а именно - каландрирование готовых отвержденных плит для получения желаемой ровной поверхности.
Раскрытие изобретения
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованной облегченной строительной плиты, ее новых применений, а также усовершенствованного способа ее изготовления.
Эта задача решена за счет создания способа изготовления облегченных строительных плит или панелей, облегченной строительной плиты или панели, применения облегченной строительной плиты или панели и устройства для осуществления способа согласно соответствующим пунктам формулы изобретения. Предпочтительные формы осуществления настоящего изобретения являются предметами зависимых пунктов формулы изобретения.
В способе согласно настоящему изобретению, прежде всего, предлагается проводить склеивание посредством создания линейного давления между облицовочным слоем и заполнителем или, при определенных условиях, ригелем. Линейным давлением в контексте настоящего изобретения является приложение исключительно локального давления, которое перемещается относительно строительной детали. Линейное давление может быть создано, например, при помощи валика, который прокатывается по поверхности строительной детали. Преимуществом локально ограниченного давления является то, что необходимо прикладывать меньшее усилие прессования по сравнению с прессованием всей строительной детали, так как не нужно прикладывать давление одновременно ко всей плите. Линейное давление в соответствии с сущностью настоящего изобретения можно также создавать при помощи ремня, который двигается совместно со строительной деталью и на другой стороне поддерживается или опирается, например, на ролики. Поэтому линейное давление (в отличие от точного значения слова «линия») может быть приложено к двумерной области. Преимущество прикладываемого вдоль изготавливаемой облегченной строительной плиты линейного давления согласно настоящему изобретению состоит в том, что можно работать непрерывно, а не периодически. Согласно современному уровню техники принято прессовать плиты по одной или в виде штабелей, периодически прикладывая к ним давление.
Облегченная строительная плита соответствует сущности настоящего изобретения в том случае, если заполнитель состоит из материала, по меньшей мере, придающего жесткость облицовочному слою, с меньшим удельным весом по сравнению с сопоставимой монолитной (сплошной) плитой, например панелью из массивного дерева, древесностружечной плитой или древесноволокнистой плитой средней плотности. Облегченная строительная плита имеет место уже в том случае, если облицовочный слой соединен с заполнителем только с одной стороны этого заполнителя, так как при определенных условиях этого бывает достаточно для обеспечения достаточной стабильности, то есть для укрепления облицовочного слоя. Предусмотренное согласно настоящему изобретению изготовление облегченной строительной плиты с заполнителем, который склеен с облицовочным слоем только с одной стороны, имеет смысл, например, в том случае, когда в результате изготавливается лишь полуфабрикат. Например, может быть предусмотрено, что на следующем этапе производства на другую сторону заполнителя будет нанесен облицовочный слой из другого материала или, по крайней мере, с другими свойствами материала, и/или с другой толщиной, причем этот второй облицовочный слой невозможно нанести способом согласно настоящему изобретению.
Если линейное давление прикладывается к облегченной панели последовательно несколько раз, в процессе производства можно приложить давление к изготавливаемой облегченной строительной плите на длительный период времени, причем каждое устройство, которое создает линейное давление, должно создавать лишь небольшое контактное усилие по сравнению со всей поверхностью облегченной плиты. При этом можно отказаться от покупки дорогих прессов с высокими прижимающими усилиями. Кроме того, приложение линейного давления, например при помощи валиков, обладает преимуществом, состоящим в том, что можно отказаться от последующего каландрирования поверхности облегченной строительной плиты.
Это особенно важно в тех случаях, когда линейное давление (или давления) необходимо поддерживать до полного отверждения использованного клея. В этом случае особенно подходящими являются следующие клеи:
а) физически схватывающего типа, например клеи-расплавы, поскольку в этом случае простого наложения клеящих поверхностей друг на друга достаточно для образования связи и, кроме того, достаточно одностороннего нанесения клея;
б) холодного отверждения, например клеящие растворы в виде водной дисперсии, поскольку в этом случае также достаточно нанесения на одну сторону.
Поэтому подходящими клеями являются, например, NR (натуральные каучуки), клеи (например, глютиновый клей), карбамидноформальдегидные (UF), меламинформальдегидные (MF), фенолформальдегидные (PF), эпоксидные (RF) смолы, крахмал, декстрин, казеин, поливиниловый спирт (PVAL), поливинилпирролидон (PVP), простые эфиры целлюлозы и полиуретановый клей.
Отверждение в смысле настоящего изобретения имеет место в том случае, когда можно убрать контактное давление и выполнять дальнейшие работы с плитами в ходе производственного процесса, причем эти плиты не теряют качества из-за недостаточно отвердевшего клея. Более конкретно, необходимо обеспечить, чтобы не нарушалось соединение между облицовочным листом и заполнителем или ригелями, и чтобы не становилась неровной поверхность облицовочного листа.
Бесконечная плита в смысле настоящего изобретения означает, что эта плита по отношению к конечному продукту, то есть к легкой строительной плите, готовой, например, к отгрузке или продаже, имеет большую длину, и что соединение элементов осуществляется не прерывисто, а непрерывно.
Ригели, служащие продольными ригелями, которые по существу имеют такую же толщину, что и заполнитель, служат так же как поперечные ригели для повышения жесткости готовых облегченных строительных плит в области кромок. Если бесконечные плиты снабжены продольными ригелями, результатом является более экономичное производство по сравнению с традиционным методом изготовления, поскольку продольные ригели не нужно разрезать в соответствии с длиной плиты или нескольких плит. Напротив, это происходит на следующем этапе, когда разделяют на части уже изготовленную и отвержденную облегченную плиту. При этом снижаются трудоемкость и количество отходов ригелей.
Если при производстве облегченной строительной плиты используются только продольные ригели, и затем производится разделение бесконечной плиты в направлении, поперечном продольным ригелям, можно исключить этап производственного процесса, состоящий в установке поперечных ригелей. В зависимости от применения плиты отрезанная сторона обычно не видна, например в случае плит, размещаемых друг за другом, или плит, соединяемых под углом.
Кроме того, продольные ригели в способе непрерывного производства облегченных строительных плит согласно настоящему изобретению могут быть также расположены со смещением относительно размеров облегченных строительных панелей, которые будут отпилены позже. Поэтому является излишней специальная подгонка продольных ригелей к размерам последующей плиты или совокупности плит, и не образуется отходов. Все же предпочтительно предварительно скреплять между собой прилегающие друг к другу продольные ригели, например с помощью металлических скоб, чтобы при последующем прессовании не возникло зазоров между торцевыми поверхностями ригелей.
Особенно рациональным является разрезание бесконечной плиты, например посредством распиливания, в области ригелей, так как при этом один ригель образует кромки двух соседних облегченных строительных плит, полученных после разрезания. При этом при соответствующих условиях кромка после разделения находится в состоянии, которое не требует последующей обработки.
Особенно привлекательную и при определенных условиях, травмобезопасную облегченную строительную плиту получают, если кромки и углы отдельной легкой строительной плиты обрабатывают так, чтобы их закруглить или придать им особую форму. Это происходит особенно рационально в том случае, если такая форма образуется уже при разрезании, например при помощи фрезы. При этом исключается повторная манипуляция с плитой с целью ее обработки. Кроме того, при определенных условиях можно уменьшить отходы, если две особые формы двух соседних облегченных строительных плит вкладываются друг в друга.
Альтернативой вкладыванию продольных или поперечных ригелей является дополнительное усиление кромок, например - после разрезания. Соответствующее пространство можно создать, например, за счет того, что податливый в направлении, поперечном плоскости плиты, заполнитель сжимается, удаляется посредством фрезерования или вынимается, или соответствующее пространство оставляется свободным с самого начала. Затем это пространство может быть заполнено ригелем или пеной. В заключение также возможно укрепление кромок посредством приклеивания планок, в частности - таких планок, которые содержат соединительные элементы, направленные внутрь плиты, которые могут образовывать соединение с заполнителем, например посредством крючков.
Если бесконечная плита содержит, по крайней мере, три ригеля, то при разделении бесконечной плиты в области внутреннего продольного ригеля возможно изготовление нескольких параллельных полотен. Кроме того, с технической точки зрения более экономично осуществлять процесс с использованием одного широкого устройства вместо нескольких узких устройств. При трех продольных ригелях можно также удвоить выпуск продукции, а при четырех продольных ригелях утроить его.
Значительно меньший, чем на современном уровне техники расход клея обеспечивается, если наносить клей только там, где действительно должен быть получен клеевой контакт. То есть облицовочный слой покрывают клеем не полностью, а только в области ригеля, чего, естественно, можно добиться и в том случае, если наносить клей только на ригель. Аналогичный образ действий относится и к заполнителю, который, естественно, воспринимает клей только в той области, которая фактически используется для соединения. Нанесение клея при помощи валиков проблематично, по крайней мере, в случае быстро отвердевающих клеев, так как быстро отвердевающие клеи имеют тенденцию приставать к валикам, и через несколько часов становится необходимой их очистка. Очистка обуславливает дополнительные расходы, а кроме того - отходы производства. Поэтому предпочтительным является нанесение методом распыления.
В следующей предпочтительной форме осуществления изобретения предусмотрено, что заполнитель спрессован в направлении изготовления и способен расширяться. За счет этого снижаются транспортные расходы, затраты на содержание производственных помещений и складирование. Такой способный к расширению заполнитель можно расширять непрерывно, то есть в рамках способа непрерывного производства облегченных строительных плит в отличие от современного уровня техники, при котором должны изготавливаться и использоваться отдельные плиты-заполнители. Примерами расширяемых заполнителей являются сотопласты (ячеистые пластмассы) и гофрированные заполнители из бумаги или картона.
Если расширяемый заполнитель перед расширением промазать клеем, то, прежде всего, в отличие от стандартного способа, при котором клеем полностью промазывают облицовочный слой, обеспечивается экономия клея. Кроме того, можно особенно легко осуществить нанесение клея на заполнитель, так как сжатый заполнитель воспринимает клей всей своей поверхностью. Поэтому можно использовать валики вместо технически более сложных форсунок. Кроме того, клей можно наносить особенно толстым слоем, и поэтому он особенно глубоко проникает в материал, например в картон, что улучшает его прочность и способность выдерживать нагрузки. Это обеспечивает также возможность использования бумаги и картона с меньшим поперечным сечением, у которых в расширенном состоянии нанесения клея на тонкие перегородки было бы весьма проблематичным.
В способе согласно настоящему изобретению, в принципе, можно соединять оба облицовочных слоя с заполнителем либо последовательно, либо одновременно. Особенно быстрая процедура, естественно, обеспечивается в том случае, если одновременно в виде сандвича соединяют между собой оба облицовочных слоя, заполнитель и, по выбору, ригели. В объем настоящего изобретения также входит случай, когда второй облицовочный слой, который состоит, например, из материала, который невозможно обрабатывать в непрерывном технологическом процессе, наносят другим способом, например - прерывисто. Это может иметь место, например, в том случае, если легкая строительная плита должна проявлять с одной стороны особые свойства. Примерами являются плиты для изготовления кухонных столов, верстаков или рабочих столов, верхняя панель которых состоит из прочной древесноволокнистой плиты средней плотности и поэтому выдерживает воздействия ножом и молотком. Особенностью такой облегченной строительной плиты является то, что соответствующий внешний вид (толстая стенка из высококачественного материала) сочетается с меньшим весом (заполнитель с меньшим удельным весом) и, в конечном итоге, с высокой способностью выдерживать нагрузку, по крайней мере, одной поверхности (древесноволокнистая плита средней плотности).
Аналогичный компромисс может быть достигнут и в том случае, если на некоторых участках облегченная строительная плита содержит прочный заполнитель вместо легкого заполнителя. Прочный заполнитель может состоять, например, из массивной, т.е. сплошной или монолитной древесностружечной плиты, древесно-волокнистой плиты средней или высокой плотности и т.п. При этом важно, что существует зона облегченной строительной плиты, которая может выдерживать большие нагрузки. Например, на кухне в случае плит для изготовления кухонной мебели можно предусмотреть зоны, выдерживающие большую нагрузку, вблизи газовой плиты или электроплиты. Так получают особенно легкую и дешевую плиту, которая, тем не менее, в заранее предусмотренных областях выдерживает повышенные нагрузки. Так, было показано, что сильные нагрузки на плиты для изготовления кухонной мебели концентрируются в определенных местах. Естественно, что укрепленная зона может быть выделена или обозначена другим цветом (например, дизайн типа «светлое дерево/темное дерево»; дизайн «дерево/камень»). Укрепленная зона отличается от известного согласно современному уровню техники использования ригелей тем, что она не сводится, прежде всего, к формированию и укреплению края плиты, а может быть расположена, например, в центральной области плиты и, при необходимости, быть окруженной ригелями. В качестве прочного заполнителя согласно настоящему изобретению, отличающегося от известных боковых ригелей, могут быть использованы:
а) боковая вкладка-заполнитель, которая выдается внутрь плиты глубже, чем на 5 см, предпочтительно - на 10 см и особо предпочтительно - на 20 см и заходит в плиту слишком глубоко для того, чтобы с технической точки зрения рассматриваться исключительно как укрепление кромок,
б) вкладка-заполнитель, которая не образует кромки плиты;
в) круглая вкладка-заполнитель, которая не образует кромки плиты, с диаметром, равным 20 см, предпочтительно 40 см, и особо предпочтительно 70 см,
г) вкладка-заполнитель, кромки которой имеют длину не менее 20 см, предпочтительно 40 см и особо предпочтительно 60 см.
Из дизайнерских соображений такие облегченные плиты для изготовления кухонных или рабочих столов могут иметь внешний вид и толщину такие же, как у массивных плит. Это можно обеспечить, например, за счет фанеры с покрытием или без покрытия, декоративной бумаги с покрытием или без покрытия, накладных износостойких покрытий и других оформительских приемов, которые известны в области производства ламинатных полов и в мебельной промышленности. Преимуществом при этом можно считать то, что, например, из 10 м фасадных панелей кухонной мебели всего 2 м являются массивными, тяжелыми и дорогими. Тем не менее, наблюдатель получает впечатление сплошной высококачественной рабочей поверхности длиной 10 м.
Кроме того, согласно настоящему изобретению предусмотрена плита, в которой облегченная строительная плита образует единую поверхность с другими плитами (облегченными или любыми другими плитами) и прочно или разъемно соединена с общей боковой кромкой. Из современного уровня техники известно только соединение облегченных строительных плит в области ригелей под прямым углом при помощи известных из мебельной промышленности соединительных элементов (преимущественно - при помощи винтов и гаек), которые фиксируются в ригелях.
В следующей форме осуществления изобретения предусмотрено, что, по меньшей мере, одна из смежных кромок не содержит ригеля. За счет этого частично исключаются трудоемкое изготовление и установка/соединение ригелей. Выступающий из одной из двух плит участок ригеля можно, например, вставить в не содержащую ригеля кромку соседней плиты.
Альтернативно можно соединить кромки, не содержащие ригелей, с использованием подходящих мероприятий, например технологии «сваривания древесины», которая до сих пор использовалась только для прямоугольного соединения облегченных плит. При этом преимуществом является неразъемная технология согласно способу соединения за один проход, поскольку крепежные средства в этом случае будут невидимыми в собранном состоянии.
Поскольку согласно настоящему изобретению предусмотрено соединение нескольких плит в одну поверхность, например для создания U-образной рабочей поверхности на кухне, появляются новые области применения облегченных строительных плит или комбинаций облегченных и массивных строительных плит в области повышенных нагрузок.
Согласно настоящему изобретению было обнаружено, что применение облегченных строительных плит до настоящего времени было ограничено мебелью, дверями, стенами и тому подобным, потому что при этом речь идет о строительных деталях с ограниченной локальной нагрузкой на поверхность. Поэтому до сих пор специалисты не использовали такие плиты для рабочих столов и кухонных столов. Однако это возможно без проблем, по крайней мере, при использовании плит или способа согласно настоящему изобретению.
Вышеуказанные признаки, относящиеся к структуре плит, например, такие как асимметричные облицовочные слои, прочные заполнители и т.п. можно использовать также независимо от способа, описанного в данной заявке, для непрерывного производства плит.
Другие преимущества становятся ясны из приведенного ниже описания и прилагаемого рисунка. Точно так же указанные выше и излагаемые далее признаки согласно настоящему изобретению можно использовать по отдельности или в любых комбинациях, Упомянутые примеры осуществления не следует понимать как ограничивающие объем изобретения, и они имеют иллюстративный характер.
На Фиг.3 изображена облегченная строительная плита согласно настоящему изобретению с прочными вкладками-заполнителями 91, 92, 93 для обеспечения локального более высокого сопротивления нагрузкам. Легкая строительная плита 1 состоит из заключенных между двумя горизонтальными облицовочными плитами 2, 5, 51, 52 поперечных и горизонтальных ригелей 41, 41а и 42. Эти ригели образуют механическое и зрительное завершение облегченной строительной плиты 1. Область 3, ограниченная ригелями 41, 41а и 42, состоит по существу из гофрированной вкладки-заполнителя. Эта вкладка-заполнитель прерывается только прочными вкладками-заполнителями 91, 92, 93, которые образуют зоны с большей грузоподъемностью. Эти вкладки-заполнители могут состоять, например, из того же материала, что и продольные и поперечные ригели 41, 42, и, естественно, они имеют аналогичную прочность. Нижний продольный ригель 41а, который, например, образует переднюю кромку письменного стола, например, содержит имеющую форму полумесяца прочную вкладку-заполнитель 93, которая обеспечивает более высокое качество для пользователя, по крайней мере, в области края стола, за счет повышенной прочности и сопровождающего ее более массивного звучания столешницы. Вкладка-заполнитель 93 может, как показано на Фиг.3, образовывать единое целое с продольным ригелем 41а, или соответствующий боковой ригель просто расширен, что не изображено на Фиг.3. В отличие от этого усиливающие вкладки-заполнители 91, 92 вложены внутрь столешницы 1 независимо от ригелей 41, 42 и образуют зоны, выдерживающие более высокую нагрузку, например - для установки монитора компьютера. Решающее значение имеет то, что в этих участках плита имеет более высокую прочность, соответственно обеспечивая более высокое качество для пользователя за счет массивного звучания там, где обычно возникают более высокие нагрузки.