СТОЛЯРНЫЙ ЩИТ ИЗ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ЛАМЕЛЕЙ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области производства деревянных клееных конструкций и может быть использована для изготовления мелкоштучных стеновых материалов, мелкоразмерных сборных конструкций, элементов строительных конструкций, а также элементов покрытий пола и кровли, подвесных и подшивных потолков, столярных плит и мебельных щитов.
Известна конструкция паркетных щитов типа ПЩ4 (ГОСТ 862.4-87. Изделия паркетные, технические условия) с основанием из двух склеенных между собой слоев реек, уложенных во взаимно перпендикулярном направлении и наклеенных на него паркетных планок или квадратов шпона, или фанерной облицовочной плиты.
Конструкция изделий НЩ4 предусматривает их эксплуатацию только в отапливаемых помещениях с сухим режимом влажности воздуха. Это связано, в частности, с применением широких, до 55 мм, реек и реек без ограничения ширины с односторонними компенсационными прорезями, оставляющими несжимаемый слой толщиной в 8 мм.
К недостаткам изделий указанной конструкции можно отнести следующие:
- повышенную неоднородность физико-механических свойств в разных направлениях, так как показатели упругости и прочности значительно отличаются в зависимости от направления приложения нагрузок к материалу.
Наиболее близкой к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является деревянная однослойная облицовочная панель, содержащая один слой взаимосвязанных между собой тонкостенных ламелей, взаимодействующих между собой по всей длине боковых сторон, при этом на одной пласти каждой ламели выполнено несколько компенсационных поперечных прорезей и, по меньшей мере, одна долевая прорезь (патент РФ №27935 на полезную модель, кл. E04F 13/10, E04C 2/10, опубл. 27.02.2003 - прототип).
К недостаткам известной деревянной однослойной облицовочной панели можно отнести повышенную неоднородность физико-механических свойств в разных направлениях, так как показатели упругости и прочности значительно отличаются в зависимости от направления приложения нагрузок к материалу. Изменение основных размеров панели, в случае склеивания досок, ее образующих, по кромке (боковой стороне) будет определяться следующими параметрами: изменением ширины - вдоль волокон, изменением высоты (или длины) - поперек волокон, чаще всего в тангенциальном направлении. В процессе эксплуатации изменение ширины панели будет незначительным и им можно пренебречь, изменение высоты панели будет значительным и потребует скользящего закрепления панели и дополнительных затрат. Неподвижное закрепление панели в стене невозможно, так как из-за деформативности древесины приведет к короблению досок и деформации формы панели вплоть до ее разрушения и/или образования щелей и трещин. Появление указанных дефектов будет определяться условиями эксплуатации и исходной влажностью пиломатериалов при изготовлении. Выполнение на тыльной стороне компенсационных поперечных и продольных прорезей уменьшит напряжение в материале, но не изменит ситуацию с деформативностью древесины, так как в любом случае остается несжимаемый слой древесины.
Техническим результатом полезной модели является создание трех вариантов столярного щита из профилированных ламелей с минимизированными внутренними напряжениями и повышенными показателями упругости и прочности в процессе эксплуатации.
Для достижения технического результата по первому варианту столярный щит из профилированных ламелей, содержащий один слой взаимосвязанных между собой ламелей, взаимодействующих между собой по всей длине их кромок, при этом на одной пласти каждой ламели выполнена, по меньшей мере, одна долевая компенсационная прорезь, согласно полезной модели, на обеих пластях каждой ламели выполнены перекрывающиеся по глубине двухсторонние чередующиеся долевые компенсационные прорези, причем на одной пласти ламели ширина каждой долевой прорези составляет 0,5-5 мм, а на другой пласти ламели ширина каждой прорези составляет 5-80 мм.
В таком столярном щите из профилированных ламелей по первому варианту предпочтительно:
- каждая ламель выполнена из древесины;
- взаимосвязь ламелей между собой осуществлена посредством их склеивания по кромке;
- глубина каждой долевой прорези составляет 0,2-0,9 толщины ламели;
- имеет разнонаправленные крайние долевые прорези на пластях ламели;
- долевые прорези на противоположных пластях ламели выполнены разной глубины;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены разной глубины;
- любая долевая прорезь на пласти ламели выполнена в сечении различной фасонной формы;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены разной ширины;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены с разным шагом;
- долевые прорези на пластях ламелей ориентированы относительно кромок столярного щита под любым углом.
Для достижения технического результата по второму варианту столярный щит из профилированных ламелей, содержащий один слой взаимосвязанных между собой ламелей, взаимодействующих между собой по всей длине их кромок, при этом на одной пласти каждой ламели выполнена, по меньшей мере, одна долевая компенсационная прорезь, согласно полезной модели, на обеих пластях каждой ламели выполнены перекрывающиеся по глубине двухсторонние чередующиеся долевые компенсационные прорези, причем ширина каждой долевой прорези составляет 5-80 мм.
В таком столярном щите из профилированных ламелей по второму варианту предпочтительно:
- глубина каждой долевой прорези составляет 0,2-0,9 толщины ламели;
- каждая ламель выполнена из древесины;
- взаимосвязь ламелей между собой осуществлена посредством их склеивания по кромке;
- имеет разнонаправленные крайние долевые прорези на пластях ламели;
- долевые прорези на противоположных пластях ламели выполнены разной глубины;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены разной глубины;
- любая долевая прорезь на пласти ламели выполнена в сечении различной фасонной формы;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены разной ширины;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены с разным шагом;
- долевые прорези на пластях ламелей ориентированы относительно кромок столярного щита под любым углом.
Для достижения технического результата по третьему варианту столярный щит из профилированных ламелей, содержащий один слой взаимосвязанных между собой ламелей, взаимодействующих между собой по всей длине их кромок, при этом на одной пласти каждой ламели выполнена, по меньшей мере, одна долевая компенсационная прорезь, согласно полезной модели, на обеих пластях каждой ламели выполнены перекрывающиеся по глубине двухсторонние долевые компенсационные прорези шириной 0,5-50 мм, причем между двумя смежными долевыми прорезями на одной пласти ламели располагаются, по меньшей мере, две долевые прорези на другой пласти ламели.
В таком столярном щите из профилированных ламелей по третьему варианту предпочтительно:
- глубина каждой долевой прорези составляет 0,2-0,9 толщины ламели;
- каждая ламель выполнена из древесины;
- взаимосвязь ламелей между собой осуществлена посредством их склеивания по кромке;
- имеет однонаправленные крайние долевые прорези на пластях ламели;
- долевые прорези на противоположных пластях ламели выполнены разной глубины;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены разной глубины;
- любая долевая прорезь на пласти ламели выполнена в сечении различной фасонной формы;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены разной ширины;
- долевые прорези на пласти ламели выполнены с разным шагом;
- долевые прорези на пластях ламелей ориентированы относительно кромок столярного щита под любым углом.
Выполнение для всех вариантов столярного щита на обеих пластях каждой ламели перекрывающихся по глубине двухсторонних долевых прорезей, причем для первого варианта столярного щита на одной пласти ламели шириной каждой долевой прорези 0,5-5 мм, а на другой пласти ламели шириной каждой долевой прорези 5-80 мм, для второго варианта столярного щита шириной каждой долевой прорези составляет 5-80 мм и для третьего варианта столярного щита шириной 0,5-50 мм при размещении между двумя смежными долевыми прорезями на одной пласти ламели, по меньшей мере, двух долевых прорезей на другой пласти ламели, а также предпочтительное выполнение долевых прорезей глубиной 0,2-0,9 толщины ламели позволяет для всех трех вариантов заявляемой полезной модели минимизировать внутренние напряжения и повысить показатели упругости и прочности в процессе эксплуатации.
Вышеуказанные преимущества всех трех вариантов столярного щита из профилированных ламелей выгодно отличают заявляемую полезную модель от прототипа.
Сопоставительный анализ трех вариантов заявленной столярного щита из профилированных ламелей и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у трех вариантов столярного щита из профилированных ламелей по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели критерию «новизна».
Наличие отличительных признаков дает возможность получить положительный эффект, выражающийся в создании трех вариантов столярного щита из профилированных ламелей с минимизированными внутренними напряжениями и повышенными показателями упругости и прочности в процессе эксплуатации.
Использование заявляемых вариантов полезной модели для изготовления мелкоштучных стеновых материалов, мелкоразмерных сборных конструкций, элементов строительных конструкций, а также элементов покрытий пола и кровли, подвесных и подшивных потолков, столярных и мебельных щитов обеспечивает соответствие критерию «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид столярного щита из профилированных ламелей по первому варианту, на фиг.2 показан общий вид столярного щита из профилированных ламелей по второму варианту, на фиг.3 показан общий вид столярного щита из профилированных ламелей по второму варианту с фасонными долевыми прорезями разной ширины и глубины, на фиг.4 показан общий вид столярного щита из профилированных ламелей по третьему варианту, на фиг.5 показан общий вид столярного щита из профилированных ламелей по третьему варианту с фасонными долевыми прорезями разной ширины и глубины.
Столярный щит из профилированных ламелей по первому варианту содержит один слой взаимосвязанных между собой ламелей 1, взаимодействующих между собой по всей длине их кромок, при этом на обеих пластях каждой ламели 1 выполнены перекрывающиеся по глубине двухсторонние чередующиеся долевые компенсационные прорези 2, 3, причем на одной пласти ламели ширина каждой долевой прорези 2 составляет 0,5-5 мм, а на другой пласти ламели ширина каждой прорези 3 составляет 5-80 мм.
В таком столярном щите из профилированных ламелей по первому варианту предпочтительно:
- каждая ламель 1 выполнена из древесины;
- взаимосвязь ламелей 1 между собой осуществлена посредством их склеивания по кромке;
- глубина каждой долевой прорези 2 и/или 3 составляет 0,2-0,9 толщины ламели 1;
- имеет разнонаправленные крайние долевые прорези 2, 3 на пластях ламели 1;
- долевые прорези 2, 3 на противоположных пластях ламели 1 выполнены разной глубины;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены разной глубины;
- любая долевая прорезь 2 и/или 3 на пласти ламели J выполнена в сечении различной фасонной формы;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены разной ширины;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены с разным шагом;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пластях ламелей 1 ориентированы относительно кромок столярного щита под любым углом.
Столярный щит из профилированных ламелей по второму варианту содержит один слой взаимосвязанных между собой ламелей 1, взаимодействующих между собой по всей длине их кромок, при этом на обеих пластях каждой ламели 1 выполнены перекрывающиеся по глубине двухсторонние чередующиеся долевые компенсационные прорези 2, 3, причем ширина каждой долевой прорези составляет 5-80 мм.
В таком столярном щите из профилированных ламелей по второму варианту предпочтительно:
- глубина каждой долевой прорези 2 и/или 3 составляет 0,2-0,9 толщины ламели;
- каждая ламель 1 выполнена из древесины;
- взаимосвязь ламелей 1 между собой осуществлена посредством их склеивания по кромке;
- имеет разнонаправленные крайние долевые прорези 2 и/или 3 на пластях ламели 1;
- долевые прорези 2 и/или 3 на противоположных пластях ламели выполнены разной глубины;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены разной глубины;
- любая долевая прорезь 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнена в сечении различной фасонной формы;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены разной ширины;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены с разным шагом;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пластях ламелей 1 ориентированы относительно кромок столярного щита под любым углом.
Столярный щит из профилированных ламелей по третьему варианту содержит один слой взаимосвязанных между собой ламелей 1, взаимодействующих между собой по всей длине их кромок, при этом на обеих пластях каждой ламели 1 выполнены перекрывающиеся по глубине двухсторонние долевые компенсационные прорези 2, 3 шириной 0,5-50 мм, причем между двумя смежными долевыми прорезями 2 на одной пласти ламели 1 располагаются, по меньшей мере, две долевые прорези 3 на другой пласти ламели 1.
В таком столярном щите из профилированных ламелей по третьему варианту предпочтительно:
- глубина каждой долевой прорези 2 и/или 3 составляет 0,2-0,9 толщины ламели 1;
- каждая ламель 1 выполнена из древесины;
- взаимосвязь ламелей 1 между собой осуществлена посредством их склеивания по кромке;
- имеет однонаправленные крайние долевые прорези 2 и/или 3 на пластях ламели 1;
- долевые прорези 2 и/или 3 на обеих пластях ламели 1 выполнены разной глубины;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены разной глубины;
- любая долевая прорезь 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнена в сечении различной фасонной формы;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены разной ширины;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пласти ламели 1 выполнены с разным шагом;
- долевые прорези 2 и/или 3 на пластях ламелей 1 ориентированы относительно кромок столярного щита под любым углом.
Столярный щит из профилированных ламелей изготавливается следующим образом.
Из сухого обрезного пиломатериала нужной длины за один проход на четырехстороннем строгальном станке формируется профиль ламели 1 с долевыми компенсационными двухсторонними, перекрывающимися по глубине, прорезями 2, 3, при этом каждая долевая прорезь 2 и/или 3 предпочтительно составляет 0,2-0,9 толщины ламели 1.
Для столярного щита по первому варианту на одной пласти ламели ширина каждой долевой прорези 2 составляет 0,5-5 мм, а на другой пласти ламели ширина каждой прорези 3 составляет 5-80 мм.
Для столярного щита по второму варианту ширина каждой долевой прорези составляет 5-80 мм.
Для столярного щита по третьему варианту долевые прорези 2, 3 выполняются шириной 0,5-50 мм, причем между двумя смежными долевыми прорезями 2 на одной пласти ламели 1 располагаются, по меньшей мере, две долевые прорези 3 на другой пласти ламели 1.
Ламели 1 склеиваются по кромке до установленной ширины, образуя столярный щит.
Склеенный щит обрезается или раскраивается на форматно раскроенном станке.
Для исследования поведения заявленных вариантов столярного щита из профилированных ламелей при эксплуатации были проведены сравнительные ускоренные климатические испытания заявленных вариантов столярного щита и прототипа. Испытаниям подвергались образцы столярных щитов с параметрами ширины и глубины долевых компенсационных прорезей, перекрывающими заявленные диапазоны их значений при условии соблюдения обязательного заявленного условия - прорези противоположных пластей должны перекрываться по глубине. Испытания состояли из десяти циклов. Каждый цикл испытаний включал:
- вакуумную сушку при 50°C до менее 2% влажности;
- увлажнение выше предела гигроскопичности;
- замораживание при температуре - 50°C.
Образцы заявленных вариантов столярного щита из профилированных ламелей и образец панели прототипа одинаковой толщины жестко закреплялись шурупами на толстом щите из бакелизированной фанеры. Перемещение образцов в направлении поперек волокна ограничивалось упорами. Сортность древесины испытываемых образцов была одинаковая. В конце испытаний, после достижении образцами равновесной влажности, контролировались при нормальных условиях следующие показатели:
- состояние (внешний вид) образцов;
c
- усредненное относительное снижение прочности материала (древесины) образцов при сжатии вдоль волокон - R (%);
c90
- усредненное относительное снижение прочности материала (древесины) образцов при сжатии поперек волокон - R (%);
- усредненное относительное снижение прочности материала (древесины) образцов при статическом изгибе - б (%).
В таблице приведены результаты сравнительных испытаний по всем трем вариантам заявляемого столярного щита из профилированных ламелей с различными параметрами ширины и глубины долевых прорезей.
Приведенные в таблице результаты испытаний заявляемого столярного щита из профилированных ламелей показали, что столярный щит по всем трем вариантам обладает повышенными показателями упругости и прочности в процессе эксплуатации.
Выполнение в прототипе только на одной пласти каждой ламели нескольких компенсационных поперечных прорезей и, по меньшей мере, одной долевой прорези не обеспечивает минимизацию внутренних напряжений, что приводит в процессе эксплуатации к короблению ламелей, составляющих панель, и деформации формы панели вплоть до ее разрушения и/или образования щелей и трещин. Появление указанных дефектов доказывает снижение показателей упругости и прочности материала ламелей и, как следствие, самих панелей в процессе эксплуатации.
Указанные технические и эксплуатационные преимущества заявленных вариантов столярного щита из профилированных ламелей выгодно отличают заявляемую полезную модель от прототипа.
Таблица
Варианты столярного щита из профилированных ламелей
Количественные значения признаков столярного щита в заявленном интервале
Прочностные характеристики (по результатам испытаний)
Ширина (мм) / глубина (отн. единица)* долевой прорези на одной пласти ламели
Ширина (мм) / глубина (отн. единица)* долевой прорези на другой пласти ламели
Состояние (внешний вид) образцов
R<sub>c</sub> (%)
R<sub>c90</sub> (%)
б (%)
1
2
3
4
5
6
7
Первый вариант (ширина каждой долевой прорези на одной пласти ламели 0,5-5 мм, ширина каждой долевой прорези на другой пласти ламели 5-80 мм, глубина каждой долевой прорези 0,2-0,9 толщины ламели)
0,5/0,2
5/0,9
Мелкие толщиной до 0,1 мм и длиной не более 7 мм трещины перпендикулярно годовым кольцам в массиве древесины, не нарушающие целостность материала.
90
88
88
3,2/0,6
40/0,6
95
90
93
5/0,2
80/0,9
92
88
90
Второй вариант (ширина долевой прорези на каждой стороне ламели 5-80 мм, глубина каждой долевой прорези 0,2-0,9 толщины ламели)
5/0,9
80/0,9
Мелкие толщиной до 0,1 мм и длиной не более 9 мм трещины перпендикулярно годовым кольцам в массиве древесины, не нарушающие целостность материала.
91
88
90
40/0,7
40/0,7
96
92
92
5/0,2
5/0,9
94
93
92
Продолжение таблицы
1
2
3
4
5
6
7
Третий вариант (ширина долевой прорези на каждой стороне ламели 0,5-50 мм, глубина каждой долевой прорези 0,2-0,9 толщины ламели)
0,5/0,2
3,2/0,9
Мелкие толщиной до 0,1 мм и длиной не более 8 мм трещины перпендикулярно годовым кольцам в массиве древесины, не нарушающие целостность материала.
90
86
86
2,2/0,6
5/0,6
96
94
92
50/0,4
2,2/0,8
92
90
90
Прототип (поперечные прорези и, по меньшей мере, одна долевая прорезь на одной пласти ламели)
-
3,2/0,6
Коробление (деформация формы) ламелей, наличие сквозных трещин на пласти ланели и на торцах, образование щелей на стыках кромок ламелей.
70
50
40
* - глубина прорези выражается в доле от толщины ламели.