МНОГОСЛОЙНЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
MULTILAYER CONSTRUCTION ELEMENT

Настоящее изобретение, вообще, относится к строительным элементам, предназначенным для конструкций, помимо прочего, деревообрабатывающей, мебельной, строительной промышленности и для транспортных средств. Более конкретно, настоящее изобретение относится к строительным элементам из многослойных, легких панельных материалов.
При проектировании, например, мебели, зданий и транспортных средств важно, чтобы составляющие элементы этих конструкций были долговечными и обладали хорошими прочностными характеристиками, например обладали хорошей жесткостью на изгиб и прочностью на изгиб. Это требование часто противоречит другим необходимым критериям, например, они должны быть легкими, оправдывать затраты на производство, быть безвредными для окружающей среды и иметь привлекательный внешний вид. Требования малого веса, низкой стоимости и безвредности для окружающей среды также, обычно, означают желательность того, чтобы потребление материалов при производстве этих строительных элементов было как можно меньше.
До сих пор было трудно сочетать все эти желательные критерии в одном конструкционном материале. Традиционно используемые типы материалов, такие как плотная древесина, древесно-стружечные плиты, мазонит, древесно-волокнистые плиты средней плотности и различные формы ламинатов, имеют большой вес, часто дороги, для их производства нужно относительно большое количество материалов. Металлы и металлические сплавы обладают аналогичными достоинствами и недостатками. С другой стороны, пластмасса и подобные ей полимерные материалы, зачастую, легкие, дешевы в производстве, но обладают меньшей долговечностью и прочностью, не вполне безвредны для окружающей среды и, обычно, имеют неподходящий внешний вид. Композиционные материалы, содержащие, например, углеродные волокна или стекловолокно, часто очень прочные и долговечные, но дорогие и не всегда производят желательное эстетическое впечатление.
Кроме того, были созданы строительные элементы в форме двух параллельных наружных панелей из более твердого материала, между которыми расположен более легкий и менее материалоемкий материал. Такие строительные элементы более легкие, иногда более дешевые, чем более сплошные твердые материалы, но как правило, они не настолько долговечны.
Следовательно, имеется потребность в строительных элементах из материала, характеризующегося прочностью, малым весом, низкими затратами на производство и безвредностью для окружающей среды, предпочтительно, приятного с эстетической точки зрения.
Известно, например, из патентного документа US 2809908, о создании строительного щита для дверей, характеризующегося малыми затратами на производство и способностью к звуко- и теплоизоляции. Этот строительный щит включает две параллельные панели из фанеры или подобного панельного материала, между которыми расположен заполняющий элемент из волокнистого материала, такого как бумажная масса. Заполняющему элементу придают форму листа с полой структурой, ориентированной вверх и вниз от плоскости листа. Что касается плоскости листа, в ней имеется структура с наклонными стенками, открытой нижней частью и поверхностью в верхней части, которая параллельна плоскости листа. Эта структура организована в параллельные и перпендикулярные друг к другу ряды.
Из патентного документа SE515065 известно о создании строительных элементов для мебели, состоящих из двух параллельных элементов в форме панелей, между которыми расположены промежуточные элементы. Промежуточные элементы, которые могут быть изготовлены из различных материалов, имеют трубчатую или цилиндрическую форму и расположены так, что оси их симметрии параллельны друг другу, а один из их коротких концов прикреплен к одному из панельных элементов, тогда как другой короткий конец прикреплен к другому панельному элементу.
Из патентного документа WO 2005/053946 А2 известно о создании панельной конструкции, изготовленной из двух параллельных листов, из которых навстречу друг другу выступают полые конусообразные элементы, встречающиеся в точке крепления, соединяя два листа друг с другом. Наличие конусов обуславливает образование зазора между листами и создание в этом зазоре ряда пустот и опор с суженной частью. В эти пустоты могут быть вставлены армирующие элементы, характеризующиеся продольным удлинением, которые придают панели дополнительную устойчивость.
Также известно, например, из патентных документов US 6253530, WO 2008/048772, US 2003/0101682 и DE 29609442U U1 о создании щитов с параллельными элементами в форме панелей, в которых имеется промежуточный заполняющий элемент в форме сот, например, из бумаги, с гексагональными элементарными ячейками.
В патентных документах GB 2092192 А, US 3876492 А, US 4251970, US 2006/02544205, ЕР 1365082 и GB 2394483 описаны материалы, использованные при экспертизе заявки.
Задачей настоящего изобретения и решаемой им задачей является производство такого строительного элемента, который бы отличался прочностью и долговечностью, в частности жесткостью на изгиб и сопротивлением изгибу, и который, кроме того, был бы легким, дешевым в производстве, предпочтительно, безвредным для окружающей среды и пригодным для повторного использования.
Задача настоящего изобретения достигается посредством строительного элемента, который, вследствие своей конструкции, обладает необходимыми свойствами. Этот строительный элемент включает первый и второй панельные элементы, которые расположены параллельно друг другу, и заполняющий элемент, расположенный между первым панельным элементом и вторым панельным элементом. Заполняющий элемент представляет собой непрерывный лист, плоскость которого, по существу, параллельна первому и второму панельным элементам, этот лист получен формованием или вакуумным формованием так, что первая система конусообразных лунок выдается из плоскости листа. Первая система конусообразных лунок представляет собой набор усеченных конусов с нижней частью и верхней частью, имеющими, по существу, форму круга. Одна сторона плоскости листа имеет сплошную, плоскую поверхность, тогда как система конусообразных лунок выступает с другой стороны плоскости листа. Система конусообразных лунок характеризуется углом конусности, приблизительно, 5-45° или, предпочтительно, 9-25°. Конструкция этого заполняющего элемента с системой конусообразных лунок, выступающих в одном и том же направлении и имеющих минимальный угол конусности, способствует увеличению долговечности, жесткости на изгиб и прочности на изгиб данного строительного элемента, заполняющий элемент может быть изготовлен, например, из бумаги из целлюлозы вторичной переработки, которая может быть снова подвергнута переработке.
В одном из вариантов осуществления изобретения, конусообразные лунки (10) первой системы расположены друг относительно друга так, что непрерывные линии пониженной прочности в поперечном, продольном или диагональном направлении панели не образуются, это вносит дополнительный вклад в увеличение долговечности и жесткости на изгиб данного строительного элемента.
В одном из вариантов осуществления изобретения, конусообразные лунки первой системы расположены друг относительно друга параллельными рядами со смещением так, что непрерывные линии пониженной прочности в поперечном и продольном направлениях панели не образуются. Таким образом, строительный элемент приобретает повышенную жесткость на изгиб в поперечном и продольном направлениях.
В одном из вариантов осуществления изобретения, конусообразные лунки первой системы расположены рядами, параллельными длинной и короткой сторонам заполняющего элемента, без смещения друг относительно друга так, что непрерывные линии пониженной прочности образуются в поперечном и продольном направлениях панели. Таким образом, строительный элемент приобретает повышенную жесткость на изгиб в поперечном и продольном направлениях.
В одном из вариантов осуществления изобретения, конусообразные лунки первой системы расположены рядами, параллельными длинной и короткой сторонам заполняющего элемента, со смещением друг относительно друга так, что непрерывные линии пониженной прочности образуются только в одном, поперечном или продольном, направлении панели.
В одном из вариантов осуществления изобретения, строительный элемент включает вторую систему конусообразных лунок, размещенную между конусообразными лунками первой системы таким образом, чтобы не было непрерывных линий пониженной прочности в поперечном, продольном или диагональном направлении панели.
В одном из вариантов осуществления изобретения, конусообразные лунки первой системы соединены с соседними лунками промежуточными мостиками.
В одном из вариантов осуществления изобретения, верхняя часть конусообразных лунок первой и/или второй системы имеет ограничивающую поверхность и в другом варианте осуществления изобретения - углубление.
В одном из вариантов осуществления изобретения, заполняющий элемент изготовлен вакуумным формованием из целлюлозной массы, которая может быть армирована полимолочной кислотой.
В одном из вариантов осуществления изобретения, заполняющий элемент изготовлен из формованного заменителя древесины, композиционного материала, алюминия, пластмассы или стали.
В одном из вариантов осуществления изобретения, первый и второй панельные элементы изготовлены из одного из следующих материалов: древесины, заменителя древесины, композиционного материала, бумаги, алюминия, пластмассы, или стали, или их сочетаний.
В одном из вариантов осуществления изобретения, строительный элемент снабжен заполняющим элементом, изготовленным из целлюлозной массы вакуумного формования, а первый и второй панельные элементы изготовлены из одного из следующих материалов: древесины, заменителя древесины, композиционного материала, бумаги, алюминия, пластмассы, или стали, или их сочетаний.
Далее настоящее изобретение более подробно описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, где:
На фиг.1 показан строительный элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения;
На фиг.2 показан заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с конусообразными лунками с закрытой верхней частью;
На фиг.3 показан заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с конусообразными лунками с открытой верхней частью;
На фиг.4А и В показаны заполняющие элементы, соответствующие двум вариантам осуществления изобретения, с мостиками между конусообразными лунками с закрытой верхней частью;
На фиг.5А и В показаны заполняющие элементы, соответствующие двум вариантам осуществления изобретения, с мостиками между конусообразными лунками с открытой верхней частью;
На фиг.6 показано как диаметр верхней части, диаметр нижней части и высота конусообразных лунок влияют на угол конусности конусообразных лунок;
На фиг.7А и В заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, показан на виде сверху и на виде снизу, соответственно;
На фиг.8 заполняющие элементы, соответствующие разным вариантам осуществления изобретения, показаны на виде сбоку;
На фиг.9 заполняющие элементы, соответствующие разным вариантам осуществления изобретения, показаны на виде сверху;
На фиг.10 заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, показан сбоку и сверху для пояснения относительного сдвига в системе конусообразных лунок в одном из вариантов осуществления изобретения;
На фиг.11А и В заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с закрытой верхней частью конуса показан на виде сверху и снизу, соответственно, на фиг.11С показан строительный элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с заполняющим элементом, соответствующим фиг.11А и В;
На фиг.12А и В заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с открытой верхней частью конуса показан на виде сверху и снизу, соответственно, на фиг.12С показан строительный элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с заполняющим элементом, соответствующим фиг.12А и В;
На фиг.13А и В заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с мостиками и закрытой верхней частью конуса показан на виде сверху и снизу, соответственно, на фиг.13С показан строительный элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с заполняющим элементом, соответствующим фиг.13А и В;
На фиг.14А и В заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с мостиками и открытой верхней частью конуса показан на виде сверху и снизу, соответственно, на фиг.14С показан строительный элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, с заполняющим элементом, соответствующим фиг.14А и В;
На фиг.15 показан способ производства строительного элемента, соответствующего одному из вариантов осуществления изобретения;
На фиг.16 показан строительный элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, который легко монтируется с другими строительными элементами, соответствующими настоящему изобретению;
На фиг.17 показан заполняющий элемент, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, в котором непрерывные линии пониженной прочности исключены посредством второй системы конусообразных лунок, расположенных на критических линиях; А - подробное изображение, В - вид сверху; С - вид снизу;
На фиг.18A-C показан заполняющий элемент, в котором конусообразные лунки размещены рядами, параллельными длинной и короткой сторонам заполняющего элемента, так что непрерывные линии пониженной прочности образуются и в поперечном и в продольном направлениях заполняющего элемента 6.
Строительный элемент, соответствующий настоящему изобретению, представляет собой материал с высокими прочностью, долговечностью, сопротивлением изгибу и жесткостью на изгиб и, в то же время, является легким и дешевым, может быть изготовлен без ущерба для окружающей среды, с возможностью повторного использования и может иметь необходимый внешний вид. Эти свойства достигаются в данном строительном элементе, обеспечиваемом в соответствии с последующим описанием и в соответствии с определением настоящего изобретения, изложенным в пункте 1 формулы изобретения. Вообще говоря, этот строительный элемент включает два параллельных панельных элемента, между которыми помещен заполняющий элемент, содержащий круглые лунки в форме усеченного конуса, расположенные перпендикулярно панельным элементам.
Материалом панельных элементов и системы лунок может быть, например, древесина, алюминий, пластмасса, заменитель древесины, композиционный материал, бумага или сталь, при этом все части могут быть изготовлены из одного и того же материала, либо применено определенное сочетание материалов для разных частей данного строительного элемента. В настоящем описании приведены, преимущественно, примеры тех вариантов осуществления изобретения, в которых заполняющий элемент изготовлен из материала на основе целлюлозного волокна и обладает малым весом, в то же время, фактически, он разработан с целью обеспечения повышенной прочности и долговечности по сравнению с аналогичными известными материалами. Прочность и долговечность конструкции достигается благодаря геометрическому трехмерному строению заполняющего элемента, соответствующего настоящему изобретению, кроме того, он может быть упрочнен посредством выбора материала, например, при помощи взаимосвязей армирующих волокон в целлюлозной массе и добавления других типов волокон и биологических веществ. Для изготовления заполняющего элемента с успехом может быть использовано целлюлозное волокно вторичной переработки, например бумага вторичной переработки, что делает этот вариант осуществления строительного элемента исключительно безвредным для окружающей среды.
На фиг.1 показан строительный элемент 1, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения. В этом строительном элементе имеется первый панельный элемент 2 и второй панельный элемент 3, которые расположены на определенном расстоянии параллельно друг другу. Заполняющий элемент 6 из целлюлозного волокна вакуумного формования расположен между панельными элементами 2, 3. Панельные элементы 2, 3 вносят свой вклад в устойчивость и прочность строительного элемента 1 и могут быть подобраны в соответствии с необходимым эстетичным внешним видом. В альтернативных вариантах осуществления изобретения, на первый 2 и/или второй 3 панельный элемент может быть нанесен один или несколько поверхностных слоев 4 из различных материалов, чтобы придать ему необходимый внешний вид и/или обеспечить другие свойства, такие как повышенная прочность на изгиб и жесткость на изгиб, влагостойкость, пожаростойкость, стойкость к царапанию и т.д. (см. более подробное описание панельных элементов и поверхностных слоев ниже).
Наличие заполняющего элемента 6 в строительном элементе 1 предусматривается для того, чтобы сделать его легче и прочнее, а также, чтобы меньшее количество твердого панельного материала требовалось для изготовления элемента 6, благодаря чему строительный элемент 1 становится более дешевым и более безопасным для окружающей среды чем, например, панели из сплошной древесины, мазонита, древесно-стружечных плит, цельнометаллические панели и т.п. тех же размеров. Кроме того, увеличивается прочность и долговечность строительного элемента 1.
В соответствии с настоящим изобретением, заполняющий элемент 6 нужен для увеличения прочности и увеличения долговечности, особенно для увеличения прочности на изгиб и жесткости на изгиб, и для того, чтобы строительный элемент быть легким, а его изготовление - простым и рентабельным. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения он также является безвредным для окружающей среды, так как изготавливается из материала вторичной переработки. Эти свойства достигаются путем выбора материала, способа производства и трехмерной структуры, которую разрабатывают с целью обеспечения оптимальных прочностных свойств при имеющихся технических ограничениях и производственных требованиях.
На фиг.2 приведено подробное изображение заполняющего элемента 6, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Заполняющий элемент 6 изготовлен из непрерывного листа из целлюлозной массы вакуумного формования. Этот лист имеет плоскость листа 7 с нижней стороной 8 и верхней стороной 9. Даже если стороны 8 и 9 на фиг.2 и в последующих примерах обозначены как нижняя - 8 и верхняя - 9, соответственно, следует понимать, что заполняющий элемент 6 также может быть перевернут так, что нижняя сторона 8 будет обращена вверх, а верхняя сторона 9 - обращена вниз. Круглые конусообразные лунки 10 выступают вверх относительно верхней стороны 9 плоскости листа 7, то есть все конусообразные лунки 10 обращены в одном и том же направлении относительно плоскости листа 7. Нижняя сторона 8 плоскости листа имеет плоскую поверхность, перфорированную углублениями 18 в базисной плоскости 17 системы конусообразных лунок (см. также описание ниже и, например, фиг 7В и фиг.11В). В собранном строительном элементе наибольшая возможная и непрерывная площадь склеивания на поверхности контакта между нижней стороной плоскости листа 8 и верхним панельным элементом 3 и, тем самым, надежное соединение этих двух элементов, а также наибольшая возможная площадь склеивания на поверхности контакта между верхней частью конусов 15 и верхним панельным элементом 2 достигаются благодаря тому, что все конусообразные лунки 10 обращены в одном и том же направлении.
Конусообразные лунки 10 (в данном описании также именуемые «конусы») представляют собой усеченные конусы, имеющие верхнюю плоскость 15 (верхняя часть 15 конуса) и базисную плоскость 17 (нижняя часть 17 конуса), обе эти плоские поверхности имеют, по существу, форму сплошного круга. Выражаясь другими словами, верхняя плоскость представляет собой плоскость сечения конуса, параллельную базисной плоскости конуса. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, усеченные конусы имеют форму, наиболее приближенную к кругу, поскольку это обеспечивает наибольшую прочность в соотношении с расходованием материала и размером. По существу, круглая форма усеченных конусов также может быть овальной, овал может быть соответствующим образом ориентирован. Благодаря круглой форме - круглой нижней 17 и верхней 15 части, между которыми расположены стенки конической поверхности 12 - заполняющий элемент 6, по существу, более долговечен, чем аналогичный заполняющий элемент с лунками углового сечения, многоугольного сечения или пирамидальными. Фактически, абсолютно цилиндрическая форма лунок могла бы обеспечить наибольшую прочность в соотношении с расходованием материала, однако, в данной ситуации, при этом невозможно эффективное производство. Путем приближения формы цилиндра к форме усеченного конуса, как в настоящем изобретении, создается возможность эффективного производства данного строительного элемента.
В одном из вариантов осуществления изобретения, имеет преимущества и является предпочтительным с производственно-технической точки зрения, чтобы нижняя часть 17 имела открытую структуру в форме углубления 18. Следовательно, нижнюю часть 17 следует рассматривать как нижнюю плоскость конуса 10, которая, в этом случае, не имеет твердого дна. Верхняя часть 15 параллельна плоскости листа 7, таким образом, и нижняя сторона 8 плоскости листа 7, и верхние части 15 вплотную примыкают к параллельным панельным элементам 2, 3, когда заполняющий элемент размещен между ними. Верхняя часть 15 может иметь форму замкнутой фигуры, подобно крышке, например, как показано на фиг.2, или форму открытой фигуры с углублением 16, например, как показано на фиг.3. Размер углубления 16 может соответствовать внутреннему диаметру верхней части 15 конуса 10 или быть меньше него. Выбор между открытой или закрытой верхней частью 15 и выбор размера углубления 16, помимо прочего, определяется требованиями к размеру поверхности контакта или площади склеивания с одним из панельных элементов 2, 3 и производственно-техническими соображениями. При большей площади склеивания (меньшем углублении 16 или без него) обеспечивается более сильное сцепление между заполняющим элементом 6 и первым панельным элементом 2, однако, это сопряжено с увеличением количества влаги и газов внутри строительного элемента 1, когда такой газ может испаряться из клея. Для снижения образования газа площадь склеивания и, тем самым, количество клея уменьшают путем уменьшения площади верхней части 15.
Диаметр конусообразных лунок 10, то есть диаметр верхней части 15 и нижней части 17, может изменяться в зависимости от области использования, материала и необходимых эксплуатационных характеристик. Вообще, справедливо, что чем меньше диаметр, тем больше частота расположения лунок на единицу поверхности и, тем самым, тем выше прочность и долговечность. Верхняя часть 15 и нижняя часть 17 соединены посредством стенок конической поверхности 12, наклон которых относительно плоскости листа, соответствующий половине угла конусности V, определяется отношением диаметров d1, d2 верхней 15 и нижней 17 частей, а также высотой Н конуса, см. фиг.6. Чем больше различие между диаметром d1 верхней части 15 и диаметром d2 нижней части 17, тем больше угол конусности V и, тем самым, наклон стенок конической поверхности. На фиг.6 показано, как высота Н стенок конической поверхности 12 влияет на наклон этих стенок; если отношение диаметров верхней 15 и нижней 17 частей постоянно, наклон V становится тем меньше, чем больше высота Н стенок конической поверхности.
С точки зрения наибольшей прочности и долговечности заполняющего элемента 6, идеально, чтобы величины диаметров d1, d2 верхней 15 и нижней 17 частей были настолько близки друг другу, насколько это возможно, то есть, чтобы наклон стенок конической поверхности (и угол конусности V) был как можно меньше, а конусообразные лунки 10 имели форму, по возможности, наиболее подобную цилиндрической. При такой форме лунки 10 могут быть размещены ближе друг к другу, что способствует повышению прочности, жесткости и увеличению площади склеивания с панельными элементами 2, 3. При современных технологиях вакуумного формования, например из волокнистой массы, трудно и даже невозможно с производственно-технической точки зрения производить профильные листы с выступами, стенки которых перпендикулярны плоскости листа. В соответствии с настоящим изобретением, эта проблема решается посредством системы конусообразных лунок 10 со стенками 12, которые немного наклонены, то есть лунки 10 имеют немного коническую, а не идеальную цилиндрическую форму. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, усеченные конусы имеют угол конусности, приблизительно, 5-45° или, приблизительно, 9-30º или, приблизительно, 9-15°. На фиг.6 показаны примеры с диаметром верхней части d1, диаметром нижней части d2, высотой Н и углом конусности V, имеющими следующие величины:
I. d1=30; d2=35; H=14 и угол конусности при этом V=20,25°.
II. d1=30; d2=35; H=19 и угол конусности при этом V=15,43°.
III. d1=30; d2=35; H=28 и угол конусности при этом V=9,92°.
Стенки 12 конусообразных лунок 10, в части высоты Н и толщины стенки 12, могут быть сообразованы с назначением строительного элемента 1 и с необходимой толщиной и эксплуатационными характеристиками строительного элемента 1, которые также зависят от материалов, выбранных для заполняющего элемента и первого и второго панельных элементов 2, 3. Например, высота Н лунок 10 может изменяться от, приблизительно, 10 мм до, приблизительно, 250 мм или даже выше в зависимости от дальнейших технических ограничений. Точно так же, толщина материала заполняющего элемента 6 может изменяться так, что толщина плоскости листа 7 и стенок 12 конусообразных лунок 10 и, возможно, верхней части 15 и, возможно, других частей, может быть подобрана в зависимости от области использования и необходимых эксплуатационных характеристик, а также от материалов и волокнистой структуры заполняющего элемента 6 и других компонентов строительного элемента 1.
На фиг.4А-В и 5А-В показаны варианты осуществления изобретения, в которых заполняющий элемент 6 дополнительно усилен мостиками 20 между каждой из лунок 10 и соседней с ней лункой 10. Мостики 20 способствуют дополнительному повышению прочности заполняющего элемента 6, его прочности на изгиб и жесткости на изгиб. Они могут располагаться различным образом в зависимости от расположения лунок 10 и от необходимых эксплуатационных характеристик материала. Например, каждая из лунок 10 может быть соединена с двумя, четырьмя (см. фиг.4А, 5А) или шестью (см. фиг.4В, 5В) ближайшими к ней лунками одинаковым количеством мостиков 20. Мостики также могут иметь различную толщину, быть сплошными или полыми, то есть образованными двумя стенками с полостью между ними. Кроме того, в вариантах осуществления изобретения с мостиками 20, конические лунки могут быть с закрытым (фиг.4А-В) или открытым (фиг.5А-В) верхом 15.
Для производства заполняющего элемента 6, обладающего наибольшей возможной жесткостью на изгиб, прочностью и долговечностью, конусообразные лунки 10, предпочтительно, размещают в заполняющем элементе 6 параллельными рядами, которые сдвинуты друг относительно друга так, что образуется как можно меньше непрерывных линий пониженной прочности (линий излома) в поперечном, продольном и диагональном направлении панели, более предпочтительно, так, что непрерывные линии пониженной прочности в поперечном и продольном направлении панели отсутствуют, наиболее предпочтительно, так, что непрерывные линии пониженной прочности вообще не образуются. Другими словами, является предпочтительным, если нельзя провести прямую линию через панель, не пересекая, по меньшей мере, одной лунки 10. Это продемонстрировано в различных вариантах осуществления изобретения и показано на фиг.7-10. На фиг.7А на виде сверху показан заполняющий элемент 6 с закрытой верхней частью 15 и мостиками 20 (см. описание ниже); на фиг.7В тот же заполняющий элемент 6 показан на виде снизу. Наружные круги соответствуют нижним частям 17 конусообразных лунок 10, внутренние круги соответствуют верхним частям 15 конусообразных лунок 10. Как видно на этих фигурах, через заполняющий элемент 6 ни в одном направлении невозможно провести прямую линию, которая бы не пересекала, по меньшей мере, одну из нижних частей 17. В результате, в заполняющем элементе 6 отсутствуют непрерывные линии пониженной прочности, где материал был бы гибким и предрасположенным к изгибанию. Таким образом, при такой конструкции заполняющий элемент 6 становится стойким на изгиб и, тем самым, исключительно прочным, долговечным и жестким.
На фиг.17 показан другой вариант осуществления заполняющего элемента 6, в котором отсутствуют непрерывные линии пониженной прочности в каком-либо направлении заполняющего элемента 6. Помимо первой системы конусообразных лунок 10, описанной выше, заполняющий элемент включает вторую систему конусообразных лунок 25. Конусообразные лунки 25 второй системы расположены между конусообразными лунками 10 первой системы таким образом, что они прерывают линии излома, образованные конусообразными лунками 10 первой системы. Для согласования с промежутками между ними конусообразные лунки 25 второй системы, предпочтительно, имеют меньший диаметр, чем диаметр конусообразных лунок 10 первой системы. Максимальная высота конусообразных лунок 25 второй системы соответствует высоте конусообразных лунок 10 первой системы, предпочтительно, равна высоте конусообразных лунок 10 первой системы. Кроме того, вторая система конусообразных лунок 25 может иметь верхнюю часть с ограничивающей поверхностью или с углублением.
В этом варианте осуществления изобретения также невозможно провести через заполняющий элемент 6 в каком-либо направлении (продольном, поперечном или диагональном) прямую линию, которая бы не пересекала, по меньшей мере, одну из конусообразных лунок 10, 25. В результате, в заполняющем элементе 6 отсутствуют линии пониженной прочности, где материал был бы гибким и предрасположенным к изгибанию. Таким образом, и при такой конструкции заполняющий элемент 6 является стойким на изгиб и, тем самым, исключительно прочным, долговечным и жестким.
С другой стороны, для криволинейных структур, заполняющий элемент 6, предпочтительно, имеет непрерывные линии пониженной прочности, вследствие чего его легче, с меньшим усилием можно согнуть. На фиг.18 показан один из вариантов осуществления заполняющего элемента 6, в котором конусообразные лунки 10 размещены рядами, параллельными длинной и короткой сторонам заполняющего элемента 6 без смещения друг относительно друга. Таким образом, непрерывные линии пониженной прочности образуются и в поперечном, и в продольном направлении заполняющего элемента 6. Такой заполняющий элемент 6 имеет преимущества в случае использования в строительных элементах 1, имеющих криволинейную форму либо в продольном направлении, либо в поперечном направлении, либо в обоих этих направлениях. При аналогичной конструкции, с параллельными рядами конусообразных лунок 10 либо в продольном, либо в поперечном направлении, но со сдвигом конусообразных лунок 10 относительно друг друга в одном из направлений, получается заполняющий элемент 6 с непрерывной линией пониженной прочности либо в продольном, либо в поперечном, но не в обоих этих направлениях. Такой заполняющий элемент 6 может быть использован в тех конструкциях, где нужна жесткость в одном направлении (продольном или поперечном) при наличии гибкости в другом направлении. То же самое справедливо для вариантов осуществления изобретения, показанных на фиг.2, 3, 11 и 12, с той разницей, что непрерывные линии пониженной прочности в этих вариантах осуществления изобретения идут диагонально, и заполняющий элемент 6, следовательно, становится более гибким по диагонали. В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг.2, 3, 11 и 12 (с диагональными непрерывными линиями пониженной прочности), напротив, большая жесткость на изгиб достигается в поперечном и продольном направлениях по сравнению с вариантом осуществления изобретения, представленном на фиг.18, следовательно, они более чем эти заполняющие элементы пригодны для использования в плоскостных конструкциях, где нужна большая жесткость на изгиб в поперечном и продольном направлениях. Как и в других вариантах осуществления изобретения, заполняющий элемент, показанный на фиг.18, может иметь конусообразные лунки 10, верхняя часть которых имеет ограничивающую поверхность или углубление.
1
3
На фиг.8-10 показаны аналогичные конструкции в разных вариантах осуществления и в разных видах. На фиг.8 в поперечном разрезе показан заполняющий элемент 6 с различной высотой Н-Н стенок конической поверхности 12. Сплошными линиями показаны конусообразные лунки 10, расположенные в первом ряду, ближайшем к зрителю. Пунктирными линиями показаны конусообразные лунки 10, расположенные в следующем за первым ряду и, таким образом, частично заслоняемые первым рядом. Скобками показаны верхние 15 и нижние 17 части лунок 10 в соответствующем ряду. Конусообразные лунки 10 в соседних рядах перекрывают друг друга. Это также показано на виде сверху заполняющего элемента 6 различных вариантов осуществления на фиг.9, где на фиг.9А показан заполняющий элемент 6 с закрытой верхней частью 15, на фиг.9В показан заполняющий элемент 6 с открытой верхней частью 15, на фиг.9С показан заполняющий элемент 6 с закрытой верхней частью 15 и мостиками 20. На фиг.10 в поперечном разрезе и на виде сверху также показан вариант осуществления с типичным соотношением между диаметром конусообразных лунок 10 и их расположением друг относительно друга, при котором они перекрывают друг друга.
На фиг.11-14 показаны различные варианты осуществления заполняющего элемента 6, соответствующего настоящему изобретению, и представлены примеры того, помимо прочего, как можно изменять площадь склеивания и эксплуатационные характеристики элемента 6. На фиг.11 заполняющий элемент с закрытой верхней частью 15 конуса и без мостиков 20 показан на виде сверху (фиг.11А), на виде снизу (фиг.11В) и встроенным в строительный элемент 1 (фиг.11С). На фиг.11В показано, что нижняя сторона 8 плоскости листа 7 имеет сплошную плоскую поверхность склеивания, которая прерывается открытыми нижними частями 17 конусообразных лунок 10. На верхней стороне 9 плоскости листа 7 (фиг.11А) поверхность склеивания образована плоскими поверхностями, представляющими собой верхние части 15 конусообразных лунок 10. Расположение поверхности склеивания на верхней стороне 9 и нижней стороне 8, соответственно, аналогичного заполняющего элемента 6 с закрытой верхней частью 15 и мостиками, также показано на фиг.7А и В, где поверхность склеивания обозначена черным цветом.
На фиг.12 заполняющий элемент 6 с открытой верхней частью 15 конуса и без мостиков 20 показан на виде сверху (фиг.12А), на виде снизу (фиг.12В) и встроенным в строительный элемент 1 (фиг.12С). На фиг.12В показано, что нижняя сторона 8 плоскости листа 7, также как и в варианте осуществления изобретения, поясняемом фиг.11, имеет сплошную плоскую поверхность склеивания, которая прерывается открытыми нижними частями 17 конических лунок 10. На верхней стороне 9 плоскости листа 7 поверхность склеивания образована верхними частями 15 конусообразных лунок 10, которые в этом случае открыты. В примере, поясняемом фиг.12, верхние части 15 полностью открыты, то есть углубление 16 имеет тот же размер, что и внутренний диаметр верхней части 15, поэтому поверхность склеивания образована только поверхностями поперечного сечения стенок конической поверхности 12. В других вариантах осуществления изобретения, площадь склеивания может быть изменена путем изменения размера углубления 16.
На фиг.13 заполняющий элемент 6 с закрытой верхней частью 15 конуса и с мостиками 20 показан на виде сверху (фиг.13А), на виде снизу (фиг.13В) и встроенным в строительный элемент 1 (фиг.13С). На фиг.13В показано, что нижняя сторона 8 плоскости листа 7 имеет сплошную плоскую поверхность склеивания, которая прерывается открытыми нижними частями 17 конических лунок 10. На верхней стороне 9 плоскости листа 7 (фиг.13А) поверхность склеивания образована плоскими сплошными поверхностями, представляющими собой верхние части 15 конусообразных лунок 10, и мостиками 20.
На фиг.14 заполняющий элемент 6 с открытой верхней частью 15 конуса и с мостиками 20 показан на виде сверху (фиг.14А), на виде снизу (фиг.14В) и встроенным в строительный элемент 1 (фиг.14С). На фиг.14В показано, что нижняя сторона 8 плоскости листа 7 имеет сплошную плоскую поверхность склеивания, которая прерывается открытыми нижними частями 17 конических лунок 10. На верхней стороне 9 плоскости листа 7 поверхность склеивания образована верхними частями 15 конусообразных лунок 10, которые в этом случае открыты, и мостиками 20. В примере, поясняемом фиг.12, верхние части 15 полностью открыты, то есть углубление 16 имеет тот же размер, что и внутренний диаметр верхней части 15, поэтому поверхность склеивания образована только поверхностями поперечного сечения стенок конической поверхности 12 и мостиками 20. В других вариантах осуществления изобретения, площадь склеивания может быть изменена путем изменения размера углубления 16.
Заполняющий элемент 6 изготовлен, например, путем вакуумного формования водной целлюлозной массы (суспензии целлюлозы), которую всасывают в перфорированную форму, имеющую геометрию, отвечающую необходимой форме заполняющего элемента, то есть с нужным расположением, размером и высотой конусообразных лунок 10. После вакуумного формования волокнистую массу сушат и, если нужно, дополнительно спрессовывают в формовочном прессе.
Целлюлозная масса может иметь различный состав, в предпочтительном и экологически благоприятном варианте осуществления она содержит бумагу вторичной переработки или смесь бумаги вторичной переработки и натуральных волокон или бумагу вторичной переработки и полимолочную кислоту (способная к биологическому разложению пластмасса, изготовленная из крахмала или сахара). В другом варианте осуществления изобретения, целлюлозная масса содержит натуральную целлюлозную массу или смесь натуральной целлюлозной массы и полимолочной кислоты.
В ходе производства или дополнительной обработки целлюлозная масса может быть обработана так, что она приобретает стойкость, например, к влаге, огню и/или вредителям и т.д., в зависимости от области применения.
Строительный элемент 1 изготавливают путем соединения друг с другом панельных элементов 2, 3 с промежуточным заполняющим элементом 6 в соответствии с принципом послойного наложения, предпочтительно, при помощи склеивания, или путем сварки материалов, если это приемлемо. На фиг.15 показано, как строительный элемент 1, соответствующий настоящему изобретению, может быть собран за одну операцию прессования. Заполняющий элемент 6 помещают между первым 2 и вторым 3 панельными элементами, которые, возможно, в свою очередь помещают между одним или несколькими поверхностными слоями 4. Клей распределяют между всеми соответствующими компонентами, после чего всю конструкцию сжимают в прессе. Тип клея подбирают в соответствии с составом материала. В других вариантах осуществления изобретения, строительный элемент 1 может быть собран поэтапно и/или при помощи способов, соответствующих выбранным материалам. Строительный элемент 1 с двумя панельными элементами 2, 3 и промежуточным заполняющим элементом 6 также может быть изготовлен в соответствии с принципом послойного наложения и покрыт различными материалами для обработки поверхности, такими как шпон, бумага, пластмасса, ламинат, лак и т.д., на последующей стадии. Кроме того, может быть добавлена окантовка из различных материалов.
Строительный элемент 1 может быть изготовлен из нескольких сочетаний различных материалов. Например, панельные элементы 2, 3 и/или поверхностные слои могут быть изготовлены из древесины, заменителя древесины, композиционного материала, бумаги, алюминия, пластмассы или стали. Два панельных элемента 2, 3 и, возможно, поверхностные слои могут быть изготовлены из одного и того же или разных материалов. В экологически благоприятном описанном выше варианте осуществления заполняющий элемент 6 изготовлен из целлюлозной массы вакуумного формования, которая может представлять собой материал вторичной переработки и/или быть армирована другими волокнами или, например, полимолочной кислотой. Заполняющий элемент 6 также может быть изготовлен из формованного заменителя древесины, композиционного материала, алюминия, пластмассы или стали. Кроме того, заполняющий элемент 6 может быть изготовлен из того же или другого материала, нежели панельные элементы 2, 3 и/или поверхностные слои 4. Следовательно, строительный элемент 1 может быть весь изготовлен из одного и того же материала, или из различных сочетаний материалов компонентов 2, 3, 4, 6.
Производство строительного элемента 1, соответствующего настоящему изобретению, предусматривает придание ему различных форм или размеров. Для крупномасштабного промышленного производства размер заполняющего элемента составляет 1500×2500 мм, однако, в различных контекстах возможны и применимы большие или меньшие размеры. Строительный элемент 1 также может быть разрезан, распилен и подвергнут машинной обработке для придания различной формы и, возможно, при необходимости, снабжен окантовкой.
На фиг.16 показан один из вариантов осуществления строительного элемента 1, соответствующего настоящему изобретению, где положение заполняющего элемента 6 между панельными элементами 1 схематически показано изображениями конусообразных лунок 10. Конструкция строительного элемента 1 предусматривает наличие выступов 22 и выемок 23, делающих возможным взаимное присоединение одного строительного элемента 1 к другому при помощи соответствующих взаимодополняющих выступов 22 и выемок 23 по принципу составных картинок-пазлов. Такие строительные элементы 1 могут быть без труда собраны в более крупные строительные элементы.
Строительный элемент 1, соответствующий настоящему изобретению, является легким, стойким на изгиб, жестким на изгиб и предпочтительно безвредным для окружающей среды и пригодным для повторного использования конструкционным панельным элементом, который может быть применен во множестве разных областей в различных вариантах своего осуществления и при разном подборе материала. Помимо прочего, строительный элемент 1 может быть использован для мебели и декорирования, в строительных и автомобильных конструкциях, например для изготовления стенок грузовиков, автобусов, фургонов, грузовых прицепов для перевозки лошадей и скота, поездов и самолетов.