КОНСТРУКЦИОННАЯ СЛОИСТАЯ ПАНЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) И ВНУТРЕННИЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ НЕЕ

Полезная модель относится к области производства клееных слоистых конструкций и может быть использовано для изготовления слоистых стеновых материалов, мелкоразмерных сборных конструкций, элементов строительных конструкций и самих конструкций, а также элементов покрытий пола и кровли, подвесных и подшивных потолков, столярных и мебельных щитов. В частности, полезная модель рассматривает конструкцию наполнителя из пробки для слоистых панелей, который используется в качестве внутреннего слоя облегченной структуры при обеспечении высоких прочностных и изгибных нагрузок самой панели.
В качестве слоистой панели изобретение рассматривает композитный слоистый материал или слоистую конструкцию, в которой под понятием «композитный» понимается так называемый композиционный материал или композит - искусственно созданный неоднородный сплошной материал, состоящий из двух или более компонентов, различных по физическим и химическим свойствам, которые остаются раздельными на макроскопическом уровне в финишной структуре. Механическое поведение композита определяется соотношением свойств армирующих элементов, связующего вещества и самой пробки. Эффективность и работоспособность материала зависят от правильного выбора исходных компонентов и технологии их совмещения, призванной обеспечить прочную связь между компонентами при сохранении их первоначальных характеристик.
На современном рынке композитных материалов существует потребность в легких, прочных теплых панелях, содержащих экологически чистые материалы, способствующие быстрому возведению конструкций любого назначения, в том числе, зданий, мебели, полов. В связи с этим панели из натуральных наполнителей рассматриваются как альтернатива деловой древесине и искусственным синтетическим материалам.
В рамках настоящей полезной модели речь идет о слоистых изделиях типа панелей, включающих в себя пробку из коры пробкового дуба. Под понятием «пробка» понимается материал из коры пробкового дуба в любом виде и любые композиты содержащие пробку.
Пробковый материал востребован в самых разных областях современной промышленности. И, конечно, пробковые материалы используются для декоративной отделки, теплоизоляции и звукоизоляции жилых и служебных помещений. Пробка - это природный антистатик: не электризуется, не собирает пыль, не аллергенна. Кроме того, пробка не поддается гниению, воздействию жучков, неуязвима для плесени, не выделяет вредные вещества и не поддерживает горение. Разнообразный дизайн напольной пробки позволяет создать неповторимую атмосферу природного тепла и уюта любого помещения.
Пробка - экологический материал, живой и чрезвычайно приятный на ощупь. Кора пробкового дерева необыкновенно легкая (не тонет в воде), прочная, эластичная и упругая. Уникальные свойства материала определяются его строением. Структура пробки похожа на соты из крошечных ячеек (14-гранной формы), стенки которых многослойны и состоят из лигнина и целлюлозы. Ячейки заполнены газообразным веществом (азот и кислород), не содержащим двуокиси углерода. Это позволяет пробке восстанавливать первоначальную форму при давлении на нее. Пробковое покрытие содержит суберин - клеточный сок, почти непроницаемый для жидкостей и газов, нерастворимый в воде и спирте.
Ячейка, из которой состоит пробка (их приблизительно 40 миллионов в каждом куб.см) состоит из минимального количества твердого вещества и максимального количества воздуха. Еще одна особенность - состав стенок ячейки. Каждая стенка состоит из 5 слоев: два слоя клетчатки, к которым прилегает воздух, находящийся в ячейке, два плотных и жирных слоя, непроницаемых для воды и заключительный деревянистый слой, который придает ячейке жесткость и конечную структуру.
Пробка - это легкое, прочное, эластичное и упругое покрытие. Изготавливается из коры пробкового дуба. Благодаря танину и отсутствию белка не гниет и не меняется при долгом контакте с водой. Особенные свойства продукта определяются его строением. Структура пробки похожа на соты из миллионов непроницаемых для воды многослойных ячеек, заполненных газообразной смесью азота и кислорода, что позволяет пробковым изделиям (полам, обоям. Покрытиям) восстанавливать первоначальную форму после давления на нее и обеспечивает великолепные тепло- и звукоизоляционные характеристики.
Анализ уровня техники показывает, что пробка используется в качестве тонколистового и толстолистового материала, применяемого для наружной обработки отделки полов и стен или мебели, а так же в качестве утеплителя пола, стен и потолков. Пробка - отличный материал для декорирования поверхностей таких изделий, которые не нагружены динамической нагрузкой или которые (например, полы) подвержены единичным кратковременным нагрузкам.
Например, известна половая доска, представляющая собой конструкционную слоистую панель, содержащая два наружно расположенных слоя, один из которых, являющийся лицевым, выполнен в виде листовой пробки, а другой, являющийся тыльным, выполнен в виде полимерной пластины или деревянной пластины, при этом между пробковым слоем и тыльным слоем размещен усилитель в виде пластины из пластика или дерева или фанеры, при этом тыльный и усилительный слои при скреплении между собой образуют недеформируемую основу, являющуюся опорой для пробкового амортизационного слоя (WO 2012117388, B32B 27/00; E04F 15/10, опубл. 07.09.2012). Данное решение принято в качестве прототипа для всех заявленных объектов.
Как отдельно взятое решение, половая доска является идеальной конструкцией, так как реализует сочетание двух положительных качеств пробки - специфическую структуру пробки, являющуюся отличным декорирующим элементом, амортизирующие свойства этого материала, выраженные в упругости покрытия, и антисептические качества, обеспечивающие долговечность половой доски и ее экологичность. Но для силовых несущих конструкций наличие пробки как структурного элемента создает определенные трудности. Дело в том, что пробка является отличным амортизирующим (упруго-деформируемым) материалом (это обусловлено ячеистой структурой пробки). Пробка не может сохранять постоянно неизменной статическую форму конструкции под нагрузкой и, тем более, динамической. Это обстоятельство привело к тому, что в силовых конструкциях пробка не используется.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных качеств за счет формирования у панели высокого сопротивления деформациям и экологической безопасности.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкционной слоистой панели, содержащей по меньшей мере два поверхностных слоя, выполненных из листового материала, и внутренний наполнитель, размещенный между ними, внутренний наполнитель представляет собой пробку или выполнен из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба, при этом между поверхностными слоями размещен плоской конструкции силовой каркас, между связанными элементами которого выполнены полости для размещения в них внутреннего наполнителя.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкционной слоистой панели, содержащей по крайней мере два поверхностных слоя, выполненных из листового материала, и наполнитель, размещенный между ними, два поверхностных слоя связаны между собой через силовую рамку с элементами, образующими ячейки, в полостях которых размещен наполнитель в виде пробки или выполненный из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкционной слоистой панели, содержащей по крайней мере два поверхностных слоя, выполненных из листового материала, и наполнитель, размещенный между ними, два поверхностных слоя связаны между собой через по крайней мере две однослойных силовых рамок, в каждой из которых размещен наполнитель в виде пробки или выполненный из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба, при этом одна из силовых рамок, заполненная наполнителем уложена на другую с угловым смещением в плоскости поверхностных слоев по отношению к другой силовой рамке.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкционной слоистой панели, содержащей по крайней мере два поверхностных слоя, выполненных из листового материала, и наполнитель, размещенный между ними, два поверхностных слоя связаны между собой через по крайней мере два силовых каркаса, в каждом из которых образованы ячейки для размещения в них наполнителя в виде агломерированной пробки или выполненного из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба, при этом один из силовых каркасов, в котором размеры ячеек выполнены отличными от размеров ячеек в другом силовом каркасе, уложен на другой с пересечением элементов обоих силовых каркасов, которые образуют ячейки для размещения наполнителя.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкционной слоистой панели, содержащей поверхностные слои, выполненные из листового материала, и внутренний наполнитель, размещенный между ними, внутренний наполнитель представляет собой пробку или выполнен из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба, при этом между поверхностными слоями размещен плоской конструкции силовой каркас, между связанными элементами которого выполнены полости для размещения в них внутреннего наполнителя, при этом поверхностные слои размещены по всем сторонам заполненного наполнителем силового каркаса.
Указанный технический результат достигается тем, что в конструкционной слоистой панели, содержащей поверхностные слои, выполненные из листового материала, и внутренний наполнитель, размещенный между ними, между поверхностными слоями размещен плоской конструкции силовой каркас, выполненный в виде рамки, в полости которой дискретно расположены элементы одинаковой высоты, между которыми размещен внутренний наполнитель, представляющий собой пробку или выполненный из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба.
Указанный технический результат достигается тем, что внутренний наполнитель для конструкционной слоистой панели представляет собой пробку или выполнен из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба, размещенных в полостях плоской конструкции силового каркаса, образованного связанными между собой элементами сотового типа или выполненного в виде рамки или выполненного в виде рамки, в полости которой дискретно расположены элементы одинаковой высоты, между которыми размещен внутренний наполнитель или плоской конструкции силового каркаса, между связанными элементами которого выполнены полости для размещения в них внутреннего наполнителя
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - первый пример исполнения конструкционной слоистой панели;
фиг. 2 - второй пример исполнения конструкционной слоистой панели;
фиг. 3 - третий пример исполнения конструкционной слоистой панели;
фиг. 4 - четвертый пример исполнения конструкционной слоистой панели;
фиг. 5 - пятый пример исполнения конструкционной слоистой панели;
фиг. 6 - шестой пример исполнения конструкционной слоистой панели.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкционная слоистая панель, включающая в качестве одного из слоев материал - пробку.
Пробкой называется толстая и прочная кора пробкового дуба, растущего в Средиземноморье. Португалия, где расположены 65% мировых запасов пробкового сырья, производит более 50% мировой пробковой продукции. Пробку добывают вручную, в жаркие летние месяцы, когда кора слегка отстает от ствола и легко снимается. В Португалии 1 га зрелого дубового леса приносит до 25 т коры в год. Изделия из пробки широко используются в строительстве, как отделочный материал в качестве напольного и настенного покрытия. В листовом варианте пробка выпускается в рулонах длинно до 151 м и толщиной от 1 до 8 мм (http://www.corksribas.pt/client/skins/produtos.asp?page=19 или http://www.portugalcork.com.au/roll.htmn. Таким образом, на рынке пробка присутствует в качестве не только исходного материала в виде агломерата, листового материала и гранул или порошка, но пробка как материал присутствует в виде вторичного сырья - отходов пробкового производства, отходов пробки из раннего применения или переработанные части напольного или стенового покрытия.
Пробка является водонепроницаемым материалом, поэтому даже при прямом воздействии влаги пробка как материал сохраняет свой первоначальный вид. Пробка обладает отличными акустическими свойствами и помогает снизить уровень шума внутри помещения. Пробковое покрытие это не только экологически чистый, красивый и долговечный материал - оно также обладает высокими антистатическими и бактерицидными свойствами. Стойко к воздействию химических веществ бытового использования.
Данные особенности указывают на высокие эксплуатационные качества пробки как материала, который можно использовать в неблагоприятных климатических условиях (повышенная влажность, наличие плесени, сырость и т.д.) или в условиях, когда использование искусственных материалов (асбестосодержащих, мелсодержащих, фенолвыделяющих и других) может нанести вред здоровью человека.
Учитывая, что пробка в настоящее время не относится к редким и экзотическим материалам, так же как и бамбук, то она может рассматриваться как конструкционный материал для создания нового семейства конструкционных композитов, обладающих возможностью нести силовую стационарную и длительную по времени воздействия нагрузку.
Обладают высокими звукопоглощающими, звукоизолирующими и акустическими свойствами (коэффициент звукопоглощения в зависимости от толщины и плотности при частоте 100 Гц в пределах 0,6-0,9). Являясь натуральным природным материалом, пробка служит защитным экраном от воздействия вредных излучений " радиоактивных, электромагнитных, а также нейтрализует воздействие аномальных полей и ослабляет действие геопатогенных зон. Обладает стабильностью размеров и не подвергается "слеживаемости", то есть физические свойства практически не меняются с течением времени; не впитывает жидкости и газы, обладает гидрофобными свойствами, коэффициент паропроницаемости - 0,017-0,003 г/мм (по данным МВС Украины - соответствует СНиП 2.01.02-85).
Согласно настоящей полезной модели панель (фиг. 1 и 2) содержит два поверхностных слоя 1 и 2 (любой из них может быть лицевым 1, а другой - тыльным 2), выполненных из листового материала. Возможен вариант исполнения, когда панель имеет торцевые поверхностные слои. Предлагаемый слоистый материал может быть облицован по двум и четырем торцевым поверхностям панели. В этом случае можно говорить о том, что поверхностных слоев может быть два и более. Эти поверхностные слои могут быть выполнены из дерева или фанеры, картона или бумаги, полимерных или металлических пластин или иных материалов, в том числе комбинированных по структуре, например, двухслойных или ламинированных и т.д. В слоистом материале внешние слои могут содержать любое количество слоев из различных материалов в каждом поверхностном слое, причем таже пробка может быть внешним отделочным слоем, эти слои могут быть скреплены между собой посредством адгезива с армированием сетками, тканями и листовым материалом.
Суть заключается в том, что эти два поверхностных слоя могут быть несущими (если выполнены из, например, фанеры или полимерной пластины), то есть могут держать нагрузку или некоторое силовое воздействие, и или могут быть не несущими, если выполнены из картона или бумаги, или один из слоев может быть несущим, а другой не несущим, то есть разрушаемым при внешнем нагружении. Особенно важным для рассматриваемых панелей в качестве лицевого слоя является применение экологически чистых материалов, дышащих материалов и не содержащих эфирных выделений.
Настоящая полезная модель направлена на создание конструктивного слоистого элемента - панели с использованием пробки как несущего (конструктивного) материала так и как теплозвукоизоляционного. Слоистая панель в своей структуре имеет два внешних слоя между которыми заключен средний слой. Причем в свою очередь каждый из этих слоев может иметь многослойную структуру.
Например внешние слои могут состоять из слоев конструктивного или отделочного материала (дсп, фанера, деревянный шит, доска, и пр) и конструктивно теплозвукоизоляционного слоя пробки или пробкового композита. Средний слой при этом может иметь пространственный силовой каркас, такие элементы могут использоваться как для междуэтажных перекрытий так и для покрытий кровли или панелей стен.
Внешние слои также могут быть однослойные например состоящие из массивной или клееной доски или листового материала а средний слой может состоять из силового каркаса связывающего внешние слои между собой с заполнением пустот пробкой или пробковым композитом. Образуя конструкцию стенового многослойного бруса или стеновой панели.
Существо заявленной полезной модели заключается в том, что между этими двумя поверхностными слоями размещен плоской конструкции силовой каркас 3, между связанными между собой элементами 4 (продольными и/или поперечными, силовой каркас из планок и брусков прямой и криволинейной формы) которого выполнены полости для размещения в них внутреннего наполнителя. Таким образом, внутренний плоской конструкции каркас является силовым элементом трехслойного композита, воспринимающего на себя силовую нагрузку от наружно расположенных поверхностных слоев.
Силовой каркас может иметь различную конструкцию. Это может быть рамка 5 (фиг. 1), ограничивающая по периметру границы слоистой панели в целом. При этом внутри такой рамки могут быть размещены поперечные и продольные элементы 4 различной конфигурации, формы и сечения, которые образуют ячейки в силовом каркасе и в то же время, придают рамке жесткость и возможность повышенного сопротивления при изгибных нагрузках. Увеличение количества (более одного) силовых рамок, скрепленных между собой посредством адгезива с армированием сетками, тканями и листовым материалом, ведет к повышению прочностных характеристик самого внутреннего слоя и слоистого материала в целом.
Для увеличения прочностных характеристик панели предлагается во внутреннем слое использовать силовой каркас из планок и брусков, пустоты которого заполнены пробкой. Силовой каркас может быть 1-2-3 и более слойный. Такое техническое решение позволяет изготавливать «теплые» стеновые панели, включая строительный брус, и плиты перекрытий без увеличения сечения с сохранением прочностных характеристик. Силовой каркас может быть и внешним, т.е. деревянные планки и бруски, продольные элементы стволов бамбука крепятся при помощи адгезива с внешних сторон поверхностных слоев панели и выполняют не только механическую, но и декоративную функцию.
Силовой каркас может быть выполнен открытого типа, как это показано на фиг. 2. Силовой каркас открытого типа может быть выполнен в виде ряда расположенных смежно друг с другом однонаправленных элементов 4 или в виде сетки, то есть одни элементы пересекаются с другими.
Силовой каркас прикрепляется к поверхностным слоям 1 и 2 или поверхностные слои прикрепляются к силовому каркасу клеевым или иным известным способом. Вид и тип прикрепления определяется видом прикрепляемых/соединяемых материалов. По известной технологии на тыльный слой приклеивается силовой каркас, в полости ячеек которого укладывается наполнитель, а потом к силовому каркасу прикрепляется лицевой слой. На этом сборка слоистого композита закончена. Но возможна и дополнительная обработка слоистого композита, когда после сборки он подвергается, например, тепловой обработке, в результате чего в слоистом композите происходит спекание наполнителя и его прикрепление не только к силовому каркасу, но и к наружно расположенным слоям.
Внутренний наполнитель 6 размещается в полостях ячеек силового каркаса. В качестве внутреннего наполнителя используется агломерированная пробка или связанные между собой частицы пробки из коры пробкового дуба, или отходы пробки и любое вторичное сырье, содержащее в подавляющем объеме пробку. Наполнитель может быть выполнен в виде пробкового композита (смесь коры пробкового дуба с другими заполнителями целлюлоза, керамзит, песок, и пр.). Так как пробка, благодаря своей уникальной структуре, не подвержена гниению, а также образованию плесени, а также не впитывает запахов и обладает антиконденсационными свойствами благодаря своей пористой структуре, материал действует в качестве защиты от пара, препятствует образованию конденсата, плесени и коррозии.
Таким образом, слоистый композит, внутри которого размещена пробка в виде вкладышей или в виде спеченных частиц, образующих алгомерат, не подвержена гниению и конденсатообразованию в структуре наполнителя. Это особенно важно, так как готовая панель в установленном габарите (например, 1,2×2,5 м) подергается распилу и разделению на меньшие части. В этом случае торцевые части панелей остаются открытыми и могут быть подвержены агрессивному воздействию окружающей среды. Наличие пробки исключает процессы разрушения слоистой панели, какие имеют место для панелей с ДСП и МДФ в местах распилов.
Внутренний наполнитель может быть слоистым, слои которого связаны через прокладки. Прокладками между слоями пробки во внутреннем наполнителе может быть использован любой плитный или рулонный, сеточный или тканевый материал. Внутренний наполнитель содержащий Пробку сам может быть многослойным, поскольку увеличение слоев, скрепленных между собой посредством адгезива с армированием сетками, тканями и листовым материалом, ведет к повышению прочностных характеристик самого внутреннего слоя и слоистого материала в целом.
В полости ячеек силового каркаса пробка может быть уложена в виде вырезок из листового агломерата, повторяющих размер ячеек. При использовании крошки из пробки или отдельных мелких частиц или фрагментов агломерата, которыми заполняют (засыпают) полости ячеек силового каркаса, можно произвести спекание крошек путем тепловой обработки.
Силовой каркас с наполнителем из пробки может быть изготовлен в качестве отдельного элемента, а потом использоваться для создания трехслойных или содержащих более чем три слоя композитов. Например, на фиг. 3 показан пример исполнения слоистого композита, имеющего два наружно расположенных слоя 1 и 2 и два наложенных друг на друга силовых каркаса 3, которые выполнены открытыми и в горизонтальном плане повернуты относительно друг друга в угловом направлении. Угловое смещение одного силового каркаса с пробкой относительно другого осуществляется в плоскости поверхностных слоев. Такой прием формирования сложного общего каркаса хорошо себя зарекомендовал для таких структур, в которых полости для наполнителя из пробки образованы однонаправленными элементами 4, например, планками. В этом случае, планки одного силового каркаса пересекаются с планками другого силового каркаса.
На фиг. 4 показан пример исполнения, в принципе повторяющий вариант по фиг. 3, но между каркасами введен дополнительный промежуточный слой 7, например, в виде армирующей синтетической сетки или иного материала. Для такой конструкции этот промежуточный слой является скреплением каркасов между собой.
Конструкционная слоистая панель может содержать два поверхностных слоя, выполненных из листового материала, и наполнитель, размещенный между ними. При этом два поверхностных слоя связаны между собой через по крайней мере один два силовых каркаса, в каждом из которых образованы ячейки для размещения в них наполнителя в виде агломерированной пробки или выполненного из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба. В этом варианте, один из силовых каркасов выполняется с размерами и формой ячеек, отличными от размеров или формы ячеек в другом силовом каркасе. При такой конструкции оба силовых каркаса могут быть уложены на другой с пересечением элементов обоих силовых каркасов, которые образуют ячейки для размещения наполнителя. Этот пример иллюстративно не представлен.
На фиг. 5 показан пример исполнения конструкционной слоистой панели, содержащей поверхностные слои 1 и 2, выполненные из листового материала. Между поверхностными слоями размещен плоской конструкции силовой каркас, выполненный в виде прямоугольной формы в плане рамки 8, или такой же рамки, усиленной поперечными элементами 9. В полости рамки размещены дискретно расположенные элементы 10 одинаковой высоты, между которыми размещен внутренний наполнитель 6, представляющий собой пробку или выполненный из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба. Такие элементы 10 могут быть брусками, цилиндриками из дерева или бамбука, кубиками и т.д. Фома этих элементов не играет важной роли, но наличие таких элементов внутри рамки позволяет сформировать у панели повышенное сопротивление изгибу и прогибу.
На фиг. 6 пример исполнения конструкционной слоистой панели, содержащей только один поверхностный слой, выполненный из листового материала, а внутренний наполнитель размещен с одной стороны этого поверхностного слоя и прикреплен к нему. Для этого варианта исполнения внутренний наполнитель так же представляет собой пробку или выполнен из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба. Но при этом внутренний наполнитель размещен в полостях по крайней мере одного плоской конструкции силового каркаса, образованного связанными между собой элементами сотового типа или выполненного в виде рамки.
Таким образом, для всех примеров исполнения конструкционной слоистой панели применяется внутренний наполнитель, который представляет собой пробку или выполнен из связанных между собой частиц пробки из коры пробкового дуба, размещенных в полостях плоской конструкции силового каркаса, образованного связанными между собой элементами сотового типа или выполненного в виде рамки или выполненного в виде рамки, в полости которой дискретно расположены элементы одинаковой высоты, между которыми размещен внутренний наполнитель или плоской конструкции силового каркаса, между связанными элементами которого выполнены полости для размещения в них внутреннего наполнителя.
В рассмотренных примерах исполнения пробка используется как наполнитель, обеспечивающий придание композиты новых свойств. При этом такое свойство как амортизационность пробки, не оказывает влияние на несущую способность самого композита.