Инженерный паркетный модуль

Полезная модель относится к деревообрабатывающей промышленности и касается изготовления напольного деревянного покрытия с художественным рисунком. Может быть использована в жилых, промышленных, офисных зданиях/сооружениях и т.п. для настилки лицевого слоя пола, выложенных по определенному рисунку. В частности, полезная модель касается двухслойных конструкций элементов деревянного покрытия пола - паркетных модулях увеличенной лицевой площади.
Дерево - это гигроскопичный материал, который выделяет и поглощает влагу. Любые колебания относительной влажности в помещении влияют на влажность самого паркета. Если в комнате сухо, доска будет отдавать воздуху свою влагу, а если слишком влажно - наоборот, впитывать излишнюю влагу. Когда паркетная доска впитывает слишком много, размеры досок или планок штучного паркета могут сильно расширяться, а поскольку между планками нет места для этого роста, в местах стыков они будут загибаться вверх и налезать друг на друга. Перед тем как производить паркет, древесину сушат разными способами, доводя до приемлемого уровня - 8-11% влажности. Этот процесс занимает много времени и требует затрат электроэнергии. Если производитель экономит на сушке, готовый паркет будет не готов к обычным условиям влажности и температуры и после укладки может значительно измениться в размерах и потерять форму. От чрезмерной сухости паркет, наоборот, будет сильно сжиматься - доски могут щелиться, трескаться и отслаиваться от пола. В связи с этим влажность воздуха всегда была в пределах нормы, то есть 40-45%.
Когда колебания влажности небольшие, доски тоже будут меняться в размерах, но немного. Небольшие зазоры между планками будут незаметны, особенно на паркете с фаской. Важно следить не только за влажностью воздуха в помещении с паркетом, но и за температурой. Во-первых, чем выше температура, тем быстрее паркет поглощает или испаряет влагу. Это значит, что в сухой и тёплой комнате доска быстрее уменьшится, чем в сухой и холодной. Во-вторых, тёплый воздух удерживает больше влаги, то есть при одинаковых показателях гигрометра в тёплой комнате будет больше влаги, чем в холодной. Поэтому и паркет впитает больше, значительно расширяясь.
Если температура воздуха составляет +20°С, а относительная влажность воздуха составляет 50%, то влажность древесины будет равна около 10%; если влажность воздуха - 25%, температура - +25°С, то влажность древесины будет равна около 6%. Древесина - это анизотропный материал (свойства древесины не одинаковы). Древесина это хорошо проявляет и при деформации. Древесная планка в продольном направлении изменяет свой размер в десять раз меньше чем в поперечном направлении. Например, при изменении влажности на 1% паркетных планок они изменятся в ширине приблизительно на 0,25% (если ширина планки 60 мм, то деформация будет равна 0,15 мм). При переходе от летнего периода к зимнему периоду реальная деформация паркетных планок может оказаться очень значительной. Так, например, изменение влажности воздуха от 20-25% (зимний период, центральное отопление без дополнительного увлажнения воздуха) до 55-60% (осень, лето) и при температуре +20°С изменение влажности древесины будет равно 5%.
Для устранения влияния расширения паркетных досок используется прием введения компенсаторов расширения в виде прорезей в теле паркетины.
Так, например, известна паркетина, содержащая поверхностный слой из полипропилена, соединенного посредством клея с сердцевиной из фанеры, выполненной с поперечными пропилами для придания эластичности, расположенными с противоположной стороны от поверхностного слоя. Сбоку предусмотрены такие соединительные элементы, как паз и шип или гребни и пазы, для соединения со смежной паркетиной (RU 158439, E04F15/16, опубл. 10.01.2016 г.).
Поперечные пропилы в известном решении позволяют полу быть эластичным, что играет определяющую роль при укладке паркетин - упрощают их укладку, при этом соединение паркетин между собой остается прочным и надежным. Кроме того, эти пропилы (прорези) являются компенсаторами расширения материала сердцевины: при повышенно влажности материал набухает, расширяется и деформируется в сторону выборки зазоров в пропилах.
Кроме того, особенностью этой паркетины является то, что поверхностный слой выполнен из листа полипропилена, относящегося к полимерному материалу с высокой термической стойкостью (начинает размягчаться при 140°C), почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Поведение полипропилена при растяжении ещё в большей степени, чем полиэтилена, зависит от скорости приложения нагрузки и от температуры. Чем ниже скорость растяжения полипропилена, тем выше значение показателей механических свойств. Поэтому полипропилен по отношению к материалу фанеры является нерастяжимым и недеформируемым под действием влажности или температуры материалом. В связи с этим наличие пропилов на фанере на стороне, противоположной размещению слоя полипропилена вполне закономерно, так как все изменения происходят только в фанере.
Но при замене покрытия сердцевины на шпоновое покрытие натуральных деревьев
этот прием компенсации не работает, так как он не учитывает, что слой шпона так же подвергается деформации из-за изменения влажности и/или температуры.
Кроме того, паркетина относится к изделиям с размерами, как правило, длиной 25-45 см при ширине примерно 7 см, то есть является достаточно негабаритным элементом напольного покрытия. Такие малогабаритные изделия при деформации имеют незначительные линейные расширения, которые вполне компенсируются не только прорезями, но и зазорами в стыках. Так как площадь лицевой части паркетины мала, то визуально деформация не воспринимается.
Однако, картина деформаций паркетного элемента сильно меняется, когда такой элемент становится развитым по лицевой площади или по длине (габаритам). Речь идет о таких модульных паркетных элементах, которые характеризуются следующим при мерным рядом размеров: 40×40 см, 50×50 см, 60×60 см, 80×80 см при толщине модуля 15 мм. То есть такой паркетный модуль представляет собой слоистый композит с наружным шпоновым слоем, посаженным клеевым способом на основание. Такой элемент представляет собой пластину, обладающую изгибностью и деформации которой становятся видимыми за счет проявления коробления.
Такая паркетная доска или паркетный модуль от разных производителей имеет разную структуру и основание. Имеет значение количество и состав слоев паркетной доски. Различают двух и трехслойные конструкции, основание делают из фанеры, хвойной породы или HDF. Наиболее устойчивая к влажности конструкция - трехслойная. Верхний слой - ценная порода, средний и нижний из хвойных пород. Планки среднего слоя располагаются перпендикулярно волокнам древесины нижнего и верхнего. Такая конструкция гарантирует, что пол сохранит свою целостность, несмотря на колебания влажности. В среднем слое располагается система соединения паркетных досок между собой - замок.
Но при наличии влажных сред ниже этажом, например, бассейнов, влажных подвалов, подполов, необходимо обеспечить надежную гидроизоляцию основания. При отсутствии гидроизоляции основания и при укладке доски на клей влага неравномерно впитается в доску, произойдет растрескивание шпона из-за более сильного расширения нижних слоев доски, которые, как было уже сказано, состоят из дешевых хвойных пород. Для таких конструкций паркетных модулей так же используют прием компенсации расширений.
Так, известен паркетный модуль, включающий наклеенный на основание набранный облицовочный слой из ценных пород древесины, причем основание выполнено в виде отдельных элементов из неценных пород древесины, при что элементы основания расположены с компенсационными зазорами один относительно другого, а направление волокон элементов основания в одном модуле чередуется в шахматном порядке (RU 129453, B27M3/04, опубл. 27.06.2013 г.).
Известный пакетный модуль относится к двухслойному композиту. В этом композите шпоновый слой разгружен за счет исполнения основания в виде отдельных прямоугольных пластин, расположенных по отношению друг к другу с зазором. При деформации шпонового слоя, вызванного расширением от повышенной влажности, это расширение компенсируется изменением зазоров в основании. Но шпоновый слой относится к категории непрочных материалов, легко ломающихся, рвущихся, то есть этот слой не может держать на себе основание (не является силовым слоем). А основание, которое должно выполнять функцию силового элемента в модуле, выполнено составным и то же не является несущим элементом. Такое основание обеспечивает так называемую эластичность модуля, то есть его способность укладываться на опорной поверхности. Зазоры, оставляемые между элементами основания, не только обеспечивают возможность всей конструкции быть гибкой и удобной в укладке, особенно на неподготовленное основание, но также поглощают излишки клея при прессовании самого модуля, а также при его дальнейшей укладке.
При укладке таких модулей на опорной поверхности пол получает повышенную эластичность и недостаточную прочность, так как эластичность обусловлена наличием зазоров между элементами в основании, а прочность проявляется при отсутствии этих зазоров.
При применении основания в виде сплошного листа фанеры после склейки его с наружным слоем в месте прилегания слоев возникают напряжения, которые могут увеличиваться из-за влажности и которые приводят к короблению модуля, то есть потере его плоскостности по наружной поверхности. Это объясняется тем, что и фанера и шпон имеют волокнистую структуру, в которой нет прямой связи между волокнами, а есть ориентация волокон и соединяющее волокна между собой вещество, которое после распила высыхает, занимая кристаллическое состояние. Так как различные породы дерева имеют различные волокнистые структуры, то и напряжения в этих структурах различно. Различны и время набухания и объемы расширения и высыхания. Если два разных по волокнистой структуре деревянных слоя соединены между собой, то при высыхании в одном из них всегда будут повышенные напряжения, которые уравновешены напряжением другого слоя. Но при изменении влажности или температуры это равновесие нарушается, что приводит к возникновению деформационных сдвигов, вызывающих в итоге коробление.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении прочности паркетного инженерного модуля при обеспечении плоскостности наружной поверхности за счет исключения внутренних напряжений после склейки двухслойного композита.
Указанный технический результат достигается тем, что в инженерном паркетном модуле, представляющем двухслойную конструкцию, наружный слой которой, выполненный из деревянного шпона, приклеен к основанию из фанеры, при этом в основании выполнены прорези, направленные поперек наружного слоя, прорези в основании выполнены глубиной, менее толщины основания, и со стороны основания, к которой приклеен наружный слой. При этом наружный слой может быть выполнен из однородного шпона или выполнен наборным из ламелей шпона.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - продольный разрез инженерного паркетного модуля;
фиг. 2 - пример выполнения основания инженерного паркетного модуля.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция инженерного паркетного модуля, выполненного из древесины твердых лиственных пород и предназначенного для устройства чистовых полов в жилых и общественно-административных помещениях. Инженерный паркетный модуль - это готовое к укладке двухслойное изделие, состоящее из наружного (лицевого) слоя 1 - рубашки и нижнего (оборотного) слоя - основания 2, склеенных между собой под давлением. Рубашка может быть выполнена из деревянного шпона в виде листа шпона или состоит из ламелей цельной древесины (наборным из ламелей шпона), а основание - фанера (многослойный строительный материал, изготавливаемый путём склеивания (клей ПВА-дисперсия на водной основе, смолы карбамидные и феноло-формальдегидные) специально подготовленного шпона, количество слоёв шпона обычно нечётное, от трёх и более, для повышения прочности фанеры слои шпона накладываются так, чтобы волокна древесины были строго перпендикулярны предыдущему листу).
Как правило, рубашка выполняется из шпона ценных пород (дуб, ясень, орех, бук), а фанера выполнена из склеенных шпоновых листов несортовой древесины. Хвойная фанера (изготавливается из шпона хвойных пород деревьев: лиственницы, сосны, пихты, ели). Для хвойной фанеры обязательным является содержание хвойного шпона в наружных слоях - внутренние могут содержать шпон лиственных пород древесины. Берёзовая фанера (изготавливается из шпона берёзы) получила распространение практически во всех областях, но из-за относительно более высокой стоимости в строительстве используется не так широко, как хвойная.
Уровень влажности в помещении варьируется от 20% и до 75%, а температура от ~15 и до ~40 градусов. Естественно, что древесина в паркетном модуле реагирует на такие изменения. Изменение влажности древесины исключительно зависит от породы дерева. Так, изменение на 2% оптимальной равновесной влажности для бука произойдет за 12 дней, а для дуба - за 40 дней. Аналогичная разница присуща и комбинации, например, "бук-фанера".
Особенностью заявленного инженерного паркетного модуля является то, что в основании выполнены прорези, направленные поперек наружного слоя, эти прорези в основании выполнены глубиной, менее толщины основания, и со стороны основания, к которой приклеен наружный слой. Таким образом прорези направлены в сторону наружного слоя. Эти прорези на фанерном основании являются технологическими разгрузочными пазами, предназначенными для снятия напряжения между слоями модуля после склейки наружного и внутреннего слоев. Прорези выполняются глубиной 10+0,5 мм при ширине 3,2+0,2 (для примера паркетного модуля толщиной 15,2+0,2). На фиг. 2, в качестве примера, показан возможный вариант выполнения основания инженерного паркетного модуля, когда прорези выполнены во взаимно перпендикулярных направлениях.
В момент склейки оба слоя (фанера и наружный шпон) находятся под давлением пресса, который силовым нагружением выпрямляет слои, спрессовывает их и формирует плоскостную стенку лицевой части наружного слоя. При прессовании часть клеевого состава может проникать в прорези, не заливая их полностью. Для изготовления паркетного модуля используется шпоновый лист и фанера с заданной влажностью, например, 8-11% влажности. В этом виде оба листовых компонента находятся в равновесном состоянии. Поэтому при склейке под прессом коробление модуля отсутствует. В таком равновесном состоянии модуль хранится на складе при той же величине влажности.
При нахождении в условиях, при которых влажность существенно выше той, при которой модуль был изготовлен, слои начинают впитывать влагу и набухать, что приводит к линейным расширениям слоев. Так как породы деревьев, используемых в слоях, различны, то и расширения слоев будут отличаться друг от друга. Поскольку слои клеевым способом соединены между собой, что произойдет нарушение равновесия по напряжениям. Это, как правило, приводит к короблению модуля. В рамках настоящей полезной модели линейные расширения и несовпадения в их размерах компенсируются деформациями материала в зоне прорезей. Так как любая композитная система всегда стремится к нахождению равновесного состояния, то есть такого положения, когда напряжения смежных слоев уравновешиваются, то наличие обращенных к наружному слою прорезей позволяет снять разницу напряжений за счет деформации материала в зоне прорезей.
Настоящая полезная модель промышленно применима и может быть изготовлена по известным технологиям производства паркета и слоистых напольных панелей. Новизна состоит в том, что технологические разгрузочные пазы выполнены в зоне контакта слоев разных пород дерева, именно в том месте, в котором и на границе у которого проявляются сдвиговые деформации.