СЛОИСТЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ ДРЕВЕСНЫЙ МАТЕРИАЛ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к производству слоистых композиционных древесных материалов и может быть использована, например, в строительстве для опалубки в монолитном домостроении, как конструкционный материал при изготовлении строительных элементов и конструкций, в автомобилестроении, вагоностроении, а также в мебельном производстве.
Известна конструкция слоистых материалов, например, фанера, изготовленная горячим прессованием трех или более тонких слоев древесного шпона, с взаимно перпендикулярным расположением волокон древесины. При этом лицевая поверхность фанеры получена с применением специальной пропитанной синтетическими смолами текстурной бумаги, ткани, или с использованием тонких смоляных пленок [1. Коровников Б.Д. Строительные материалы. М., «Высш. школа», 1974. с.276-277]. Такой слоистый материал используют для изготовления легких конструктивных элементов, например, для отделки стен, перегородок, дверных полотен, встроенной мебели.
Известен слоистый материал - фанера, облицованная пленками (ламинированная), выпускаемая ООО «Демидовский фанерный комбинат» [2. ТУ 5512-001-43181163-02 зарегистрированы во Всероссийском центре стандартизации, информации и сертификации 20.11.2003 г. №021/005734], взятый за прототип по обоим вариантам полезной модели, как наиболее близкий по технической сути. Этот слоистый материал состоит из склеенных между собой с помощью фенолоформальдегидной смолы листов лущеного березового шпона при взаимно перпендикулярном направлении волокон древесины. При этом, по крайней мере, одна из сторон слоистого материала облицована пленкой, выполненной на основе бумаги, пропитанной синтетическими смолами, например, фенолоформальдегидной смолой (в [2] эта пленка названа, как пленка, облицованная на основе бумаги, пропитанной синтетическими смолами).
Этот слоистый материал предназначен для применения в мебельной промышленности, строительстве, в монолитном домостроении, автовагоностроении. Наличие облицовочного слоя обеспечивает слоистому материалу повышенную влагостойкость, стойкость ко всем агрессивным средам, износостойкость, стойкость к истираемости, что позволяет использовать его в любых погодных условиях, а также использовать его как декоративный отделочный материал. Предел прочности при изгибе этого материала составляет 50 МПа при толщине материала 18 мм. Однако такое значение прочности при изгибе сужает эксплуатационные возможности слоистого материала, например, ограничивает возможность его многократного использования для изготовления опалубки в монолитном домостроении, а также сдерживает его применение в качестве конструкционного материала, способного выдерживать высокие нагрузки. Для обеспечения более высоких значений прочности увеличивают количество слоев шпона, что приводит к удорожанию материала, увеличению его веса на единицу площади.
Задачей полезной модели является создание экономичного слоистого композиционного древесного материала с расширенными эксплуатационными возможностями.
Технический результат заключается в повышении прочности слоистого композиционного древесного материала при изгибе, влагостойкости, в улучшении декоративных свойств, и повышении стойкости к истираемости (коэффициента истирания).
Технический результат достигается следующим образом. Слоистый композиционный древесный материал по первому варианту, как и прототип, содержит склеенные между собой слои лущеного шпона с взаимно перпендикулярным расположением волокон древесины в смежных слоях и ламинированный слой с одной стороны материала. В отличие от прототипа по первому варианту он дополнительно содержит ламинированную древесноволокнистую плиту, сформованную при высоком давлении. Ламинированная сторона этой плиты является одной из сторон слоистого композиционного древесного
материала. Другая сторона древесноволокнистой плиты соединена с первым слоем лущеного шпона, например водостойким клеем, при этом слои лущеного шпона и ламинированная древесноволокнистая плита спрессованы методом горячего прессования.
Слоистый композиционный древесный материал по второму варианту, как и прототип, содержит склеенные между собой слои лущеного шпона с взаимно перпендикулярным расположением волокон древесины в смежных слоях и ламинированный с одной стороны. В отличие от прототипа по второму варианту он дополнительно содержит ламинированную древесноволокнистую плиту, сформованную при высоком давлении. Ламинированная сторона этой плиты является одной из сторон слоистого древесного материала. Другая сторона древесноволокнистой плиты соединена с первым слоем лущеного шпона, например водостойким клеем, при этом слои лущеного шпона и ламинированная древесноволокнистая плита спрессованы методом горячего прессования. Кроме того, вторая сторона слоистого композиционного древесного материала по второму варианту ламинирована. Ламинированный слой второй стороны слоистого композиционного древесного материала имеет плотность меньше, чем ламинированный слой древесноволокнистой плиты.
В частных случаях выполнения в полезной модели по первому и второму вариантам в качестве древесноволокнистой плиты использована плита марки HDF. В качестве клея может быть использован водостойкий клей марки СФЖ.
Указанная совокупность существенных признаков по обоим вариантам не известна заявителям из уровня техники, что соответствует критерию «новизна» заявляемой полезной модели.
Наличие в конструкции слоистого композиционного древесного материала ламинированной древесноволокнистой плиты, сформованной при высоком давлении, и имеющей высокую плотность ламината, а также ее горячее прессование со склеенными между собой слоями лущеного шпона позволяют
получить монолитную плотную конструкцию слоистого композиционного древесного материала высокой твердости. Такой материал обладает повышенной прочностью при изгибе, кроме того, такая конструкция слоистого композиционного древесного материала является более влагостойкой и имеет, повышенную стойкость к истиранию и воздействию агрессивных сред, что подтверждается приведенными ниже результатами испытаний. Заявляемый материал обладает также декоративными свойствами, за счет применения ламинированной древесноволокнистой плиты.
Слоистый композиционный древесный материал по второму варианту полезной модели за счет ламинирования второй стороны материала позволяет наряду с высокой прочностью при изгибе получить более высокие значения влагостойкости, а также повысить стойкость материала к истиранию и воздействию агрессивных сред, что очевидно. Кроме того, слоистый композиционный древесный материал, ламинированный с двух сторон, имеет лучшие декоративные свойства, что важно для его применения в мебельной промышленности, автомобильной, вагоностроительной и других отраслях.
По результатам испытания прочность при изгибе заявляемой полезной модели составляет 360 МПа при толщине материала 18 мм (соответствует 12 слоям шпона), в прототипе - 50 МПа. Влагостойкость в заявляемой полезной модели ≤5%, в прототипе - 8%. Оборачиваемость опалубки, выполненной из заявляемого материала, составляет 450 раз, а прототипа в 2-3 раза меньше, т.е. 150 раз. Значение коэффициента истирания по норме EN - 13329≤2500, что соответствует классу истирания АС3 (W3).
Таким образом, слоистый композиционный древесный материал согласно полезной модели обладает улучшенными физико-механическими характеристиками, что расширяет его эксплуатационные возможности, например, позволяет многократно использовать его для опалубки в монолитном домостроении, использовать его как конструкционный материал для изготовления строительных элементов и конструкций с повышенными нагрузками, а также использовать его в мебельной промышленности и других отраслях.
Оба варианта полезной модели решают одну задачу, достигают один и тот же технический результат, а, следовательно, объединены единым изобретательским замыслом.
Суть полезной модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена конструкция слоистого композиционного древесного материала по первому варианту; на фиг.2 изображена конструкция слоистого композиционного древесного материала по второму варианту.
Суть полезной модели поясняется конкретными примерами выполнения слоистого композиционного древесного материала, состоящего из слоев лущеного шпона и древесноволокнистой плиты. Слоистый композиционный древесный материал по фиг.1, 2 содержит слои лущеного шпона 1, 2, 3; 4 древесноволокнистую плиту 5; слои лущеного шпона соединены между собой водостойким клеем 6; древесноволокнистая плита 5 содержит ламинированный слой 7. По второму варианту (фиг.2) заявляемый материал дополнительно содержит ламинированный слой 8.
Пример.1. Заявляемый слоистый композиционный древесный материал согласно первому варианту полезной модели (фиг.1) изготавливается следующим образом. Древесноволокнистую плиту 5 вырезают по требуемому формату изделия и кладут на формировочный стол ламинированным слоем 7 вниз. На древесноволокнистую плиту 5 укладывают смазанный с двух сторон клеем 6 слой лущеного шпона 1 (например, березового). На шпон 1 укладывают сухой слой шпона 2, волокна которого перпендикулярны направлению волокон шпона 1. На шпон 2 вновь укладывают следующий слой шпона 3, смазанный с двух сторон водостойким клеем 6; на него кладут сухой слой шпона 4. При наличии большего количества слоев данный процесс повторяют. Таким образом набрано в данном примере 12 слоев шпона (на чертеже не показано). Количество слоев шпона определяется требованием прочности при изгибе в зависимости от области применения полученного слоистого композиционного древесного материала. При этом смежные слои шпона укладывают с перпендикулярным расположением волокон.
3
3
3
В качестве клея используют любой клей, например водостойкий клей марки СФЖ, выпускаемый ООО «Токем» г.Кемерово. В качестве древесноволокнистой плиты 5 может быть использована любая ламинированная древесноволокнистая плита, сформованная при высоком давлении, например марки HDF, имеющая плотность в данном примере 900 кг/м, класс нагрузки ламината - 31 (возможно использование древесноволокнистых материалов, имеющих плотность от 600 до 1400 кг/м, а также возможно использование древеснослоистого пластика плотностью до 1400 кг/м).
Сформированный пакет из древесноволокнистой плиты и слоев шпона помещают в пресс и прессуют его в течение 20 минут при температуре 115°С и давлении прессования 200 МПа. Для прессования используют стандартное оборудование, например десятипалубный пресс горячего прессования высокого давления до 900 т. После прессования полученный материал охлаждают в естественных условиях при нормальной температуре не менее 25 минут. Давление, температуру и время прессования можно изменять в следующих пределах: давление прессования 180-220 МПа, температура прессования 110-120°С, время прессования 15-25 минут. Значения этих параметров взаимно связаны и выбираются технологически в зависимости от применяемого оборудования, толщины изготавливаемого материала и требований к физико-механическим характеристикам этого материала.
2
Пример 2. Слоистый композиционный древесный материал согласно второму варианту полезной модели (фиг.2) изготавливается, как и в первом примере, но только после укладывания последнего (в данном случае двенадцатого слоя шпона) наносят дополнительно ламинированный слой 8, имеющий меньшую твердость, чем ламинированный слой 7 древесноволокнистой плиты 5. В качестве ламинированного слоя 8 может быть использована, например, пленка ламинирующая меламиновая плотностью 220 г/м, толщиной 220 мк (т.е. может быть использована любая пленка, применяемая для ламинирования производства Германии, РФ и др.).
изг
изг
2
2
Слоистый композиционный древесный материал, полученный согласно примерам 1 и 2, был испытан на прочность при изгибе, влагостойкость, стойкость к истиранию и оборачиваемость опалубки при монолитном домостроении. Испытания показали, что прочность при изгибе σ=360 МПа при толщине 18 мм (в прототипе σ=50 МПа при толщине материала 18 мм); влагостойкость - ≤5% (в прототипе - 8%); значение коэффициента истирания ламината по норме EN-13329 ≤2500, что соответствует классу истирания АС3 (W3). Оборачиваемость опалубки, изготовленной из заявляемого материала, используемой при монолитном домостроении - 450 раз (по прототипу - 150 раз). В настоящее время в технологии монолитного домостроения для изготовления опалубки преимущественно используют финскую фанеру, стоимость которой 930 - 960 рублей за 1 м. Оборачиваемость опалубки, выполненной из этой фанеры, составляет менее 150 раз. Себестоимость полученного материала по расчетам заявителей составляет 210 рублей за 1 м, а оборачиваемость превышает в 2-3 раза дорогостоящую финскую фанеру.
Кроме того, полученный материал за счет монолитной конструкции, полученной в результате прессования слоев шпона и ламинированной древесноволокнистой плиты, обладает более высокой твердостью. А наличие ламинированного слоя на твердом основании увеличивает стойкость материала к воздействию агрессивных сред, например, к щелочам и кислотам.
Полезная модель является промышленно применимой, поскольку ее можно многократно воспроизвести с одним и тем же техническим результатом с использованием стандартного технологического оборудования и известных материалов. Указанные выше примеры изготовления слоистого композиционного древесного материала не исключают применения других равноценных материалов, известных специалистам в данной области.