ДЕРЕВЯННАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ

Полезная модель относится к области производства клееных деревянных конструкций и может быть использована для изготовления 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 деревянной панели облегченной структуры, обладающей высокими прочностными свойствами и высоким сопротивлением изгибу и кручению.
На современном рынке строительных материалов существует потребность в легких и прочных панелях, содержащих экологически чистые материалы, способствующие быстрому возведению конструкций любого назначения, в том числе, зданий, мебели, полов, перекрытий и т.д. В связи с этим панели из деловой древесины могут отвечать этим требованиям.
Деревянные решетки - это легкость форм, простота конструкции, долговечность, практичность, универсальность. В нестоящее время решетки из дерева повсеместно используются в качестве декоративного или отделочного материала в самых различных решениях: на открытой веранде, беседке, крыльце, в качестве дачных и садовых ограждений, пергол и даже в городских квартирах, где самые обычные экраны для батарей существенно преображают зрительное восприятие комнаты. Также решетки так же используются для оформления мебельных фасадов, залов кафе, баров, ресторанов и прочих общественных мест. Решетка из натуральной древесины и изделия из нее органично вписываются в любой интерьер, отлично смотрятся на приусадебном участке. Как материал она достаточно пластична, а специальная термо модификация, обработка антибактериальными и водоотталкивающими составами улучшают потребительские свойства. В основном для их производства используется массив сосны, бука и дуба. Помимо эстетической составляющей, декоративные решетки из дерева выполняют целый ряд практических функций: разграничивают пространство, создают искусственное затенение в зонах отдыха, выступают в качестве своеобразных экранов. Солнечный свет, проходя сквозь ячейки деревянных решеток, наполняется энергией и мягко рассеивается. Решетчатая ажурность привлекает взгляд, придает легкость и воздушность любой конструкции.
Такое ограниченное применение обусловлено тем, что решетки из дерева как строительные панели, не обладают прочностью, легко деформируются, подвергаются изгибным нагрузкам, а при локальном приложении нагрузки решетка ломается. В связи с этим сегодня деревянные решетки используются исключительно в качестве легких декоративных панелей. Это ограничение вызвано тем, что решетки выполняются из тонких и длинномерных планок и после соединения между собой представляют мембрану, легко реагирующую на приложение нагрузки. Повышение прочности деревянных решеток выполняется за счет увеличения поперечных сечений планок и применения механических скреплений для соединения планок между собой. Но при такой конструкции решетка приобретает вес и теряет такое важное качестве как облегченность (SU 1081310, Е04С 2/42, опубл. 23.03.1984).
На практике при строительстве используется достаточно много современных материалов, которые могут использоваться в качестве стеновых несущих строительных панелей. Но существует целый ряд операций, при которых необходимо иметь развитые по площади тонкостенные плиты, такие как оргалит, ДВП, фанера, МДФ, ДСП. Эти материалы применяются для выравнивания поверхностей, используются в качестве промежуточных элементов и элементов отделки и элементов для построения небольших конструкций внутри помещений.
Так, известна деревянная строительная панель, представляющая собой по крайней мере один ряд одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок из дерева, которые соединены между собой для образования плоской конструкции, при этом планки выполнены в виде тонколистовых полос, волнообразно изогнуты и уложены последовательно с примыканием одна к другой по точкам или линиям соприкосновения на выпуклостях и впадинах, при этом тонколистовые полосы введены в соприкосновение друг с другом по широким стенкам, тонкие стенки которых по каждой стороне плоской конструкции расположены в общей плоскости (RU 147337, Е04С 2/00, опубл. 10.11.2014).
Данная панель обладает сниженным весом по сравнению с конструкциями из фанеры или ДСП, но имеет один недостаток, заключающийся в технологической сложности изготовления. Эта сложность не заключается в изготовлении волнообразных полос или ламелей - эта технология известна и широко применяется на соответствующем оборудовании. Сложность обусловлена тем, что все изготовленные волнообразной формы полосы не являются идентичными друг другу в рамках допусков и из-за особенностей строения древесины и расположения волокон. При сборке панели необходимо обеспечить примыкание одной полосы к другой по точкам или линиям соприкосновения на выпуклостях и впадинах. Но из-за причин разброса размеров выпуклостей одни полосы находятся в поджатом состоянии к другим и по мере увеличения полос в сборке эта напряженное состояние увеличивается. В результате вся сборка приобретает повышенную упругость, что создает трудности в закреплении и удержании сборки до момента клеевого скрепления полос. Крепление концевых частей становится обязательным в пазах на торцевых планках, которые, по сути, как рамка, удерживают всю сборку от распадения. Для удержания полос при сборке необходимо использовать специальный инструмент или специальную оснастку. Несмотря на то, что в результате склеенная панель приобретает достаточную прочность и изгибную жесткость, ее изготовление трудоемко и не позволит производить такие панели массово.
Кроме того, наличие обрамляющих волнообразную сборку решетки рамочных пластин и обязательное наличие покрывных пластин приводит к увеличению веса панели.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении технологичности и снижении веса конструкции панели при сохранении прочностных показателей.
Указанный технический результат достигается тем, что в решетчатой деревянной строительной панели, представляющей собой два параллельно расположенных на расстоянии друг друга листовых армирующих слоя, между которыми расположены одинаково ориентированных по длинной стороне планки из дерева в виде тонколистовых волнообразно изогнутых полос, которые приклеены к армирующим слоям, волнообразно изогнутые полосы расположены на расстоянии друг от друга, при этом выпуклость одной полосы расположена напротив впадины смежно расположенной полосы.
При этом армирующий листовой слой может быть выполнен в виде листового материала из древесины или древесносодержащих, оргалита, МДФ, ДСП, ОСБ, фанеры, шпона или картона, полимерных материалов или растительного или минерального или металлосодержащих материалов.
А так же между смежно расположенными полосами могут быть размещены вкладыши, к которым эти полосы прикреплены.
Панель может быть снабжена слоем подложки в виде сетки или полотна или в виде тканного или нетканого полотна или их комбинации, размещаемым на внутренней стороне листового армирующего слоя и скрепленного с ним клеевым способом для усиления клеевого соединения между волнообразно изогнутыми полосами и армирующим листовым слоем.
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 - вид в плане деревянной строительной панели по первому примеру исполнения;
фиг. 2 - вид в плане деревянной строительной панели по второму примеру исполнения;
фиг. 3 - вид в плане деревянной строительной панели по третьему примеру исполнения, с вкладышем между полосами.
фиг. 4 - вид в плане деревянной строительной панели по четвертому примеру исполнения
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция деревянной строительной панели, используемой в качестве строительного материала и обладающей малым весом при достаточно высоких показателях сопротивления изгибу и кручению, продольному сдвигу и несущей способности.
Особенностью рассматриваемой решетчатой деревянной строительной панели является то, что она выполняется из деревянных планок 1 (тонких длинномерных дощечек или пластинок или шпона), полученных из древесины - части ствола дерева определенных размеров и качества, являющихся конечным продуктом лесозаготовительного производства или используемых как полуфабрикаты для дальнейшей механической или химической переработки. Для деревянных планок может использоваться как деловая древесина, так и низкосортная древесина, низкосортная фанера, отходы шпона.
Решетчатая деревянная строительная панель в общем случае представляет собой плоскую конструкцию, составленную из двух поверхностных пластин 1, являющихся листовыми армирующими слоями, которые расположены параллельно на расстоянии друг друга. Эти армирующие слои могут быть выполнены оргалита или фанеры или картона или в виде листового материала из полимерных материалов или растительного или минерального или металлосодержащих материалов или их комбинации. Армирующими эти слои являются потому, что несут функцию прикрепления к ним наполнителя, располагаемого между ними. Между этими армирующими слоями расположены одинаково ориентированных по длинной стороне планки из дерева или деревосодержащего материала в виде тонколистовых волнообразно изогнутых полос 2. Эти полосы приклеены к армирующим слоям.
Особенностью исполнения заявленной деревянная строительная панели, отличающаяся тем, что волнообразно изогнутые полосы расположены на расстоянии друг от друга, при этом выпуклость одной полосы расположена напротив впадины смежно расположенной полосы.
Полосы располагают так, что боковая поверхность каждой полосы расположена поперечно плоскости армирующего слоя. Прикрепление полос к армирующим слоям производится клеевым способом. Как пример, можно указать на следующую технологию изготовления такой панели. На опорную поверхность укладывают нижний армировочный слой, например, в виде картона или фанеры. Затем осуществляют смазывание клеевым составом или адгезивом одной торцевой поверхности волнообразных полос и укладывают их клеевой стороной на нижний армировочный слой. Между полосами размещают вкладыши, обеспечивающие образование расстояния между полосами. Вкладыши размещают у концевых участков полос. Затем смазывают клеем другую торцевую поверхность волнообразных полос и укладывают на них верхний армировочный слой, например, в виде картона или фанеры. Осуществляют прижатие верхнего армировочного слоя к полосам и высушивают до полной полимеризации клеевого состава или адгезива. После этого извлекают вкладыши.
После полимеризации клеевого состава или адгезива образуется силовая пространственно жесткая плоская конструкция повышенной пространственной жесткости и повышенного сопротивления изгибу и кручению. Это определено тем, что склеивание полос с поверхностными слоями обеспечивает прочность всей конструкции, а применение волнообразных полос обеспечивает высокое сопротивление скручиванию. Такая конструкция в панели по местному сечению через каждую полосу дает возможность получить сечение сходное с двутавром.
Такая конструкция плоской панели может быть усилена тем, что размещена в рамке 3. Рамка может быть выполнена прямоугольной в плане из деревянных планок 4, внутри которой расположены указанные одинаково ориентированные полосы. Рамка 3 может быть выполнена из двух или трех планок 4, образуя незамкнутый контур. Рамка может быть выполнена по всему периметру из четырех планок 4. А указанные одинаково ориентированные полосы торцами приклеены к планкам рамки или их концы размещаются в пазах планок 4 рамки 3 (этот пример показан иллюстративно в виде выноски на фиг. 2). Планки так же скрепляются с поверхностными слоями клеевым составом или адгезивом. Рамка является внешним силовым элементом панели. В то же время при размещении плоской конструкции в рамке появляется возможность изготавливать мебельный щит и даже элементы опалубки для бетонных работ посредством окутывания указанной плоской конструкции фанерой и другими листовыми материалами, готовые изделия типа панно не только для создания стен, но и для декорирования стен.
В деревянной строительной панели одинаково ориентированные полосы могут быть расположены перпендикулярно одной из сторон рамки (фиг. 2) или расположены под углом к сторонам рамки.
После формирования плоской конструкции осуществляют обработку (например, шлифовку) наружной поверхности с целью формирования ее плоскостности и соблюдения равной высоты конструкции по всей ее площади с каждой ее наружной поверхности.
Применение волнообразных полос позволяет создавать пространственно развитые в заданном направлении ячеистые структуры, обладающие при малом весе высокими механическими свойствами. Структура панели хорошо воспринимает нагрузки в направлениях, совпадающих как с направлением волокна дерева, так и поперек этих волокон, а это как раз нагрузки, поперечные к панели, что позволяет панели с такой структуры рассматривать в качестве строительного листового материала с высокой несущей способностью. Такая панель обладает сниженным весом, который определяется, по сути, весом только весом полос и поверхностных слоев. Так как после обработки дерево и клеевые композиции практически не подвержены воздействию агрессивных сред и не обладают эластичностью, то после высыхания клея или полимеризации адгезива происходит моноли газация всей ячеистой конструкции.
На конечную жесткость и сопротивление изгибу толщина полос в таких конструкциях не влияет. В связи с чем рентабельным становится использование тонких полос или тонких планок, деформированных в прессе или склеенных из шпона.
Конечная пространственная жесткость и сопротивление изгибу ячеистой системы определяется конфигурацией формируемых ячеек и способность каждого отдельного элемента нести нагрузку в совокупной связи со смежно расположенными элементами структуры.
Решетчатая деревянная строительная панель в общем случае представляет собой плоскую конструкцию, составленную из по крайней мере одного ряда одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга волнообразных полос 2 из дерева, которые могут быть соединены между собой за счет дополнительных элементов из дерева (фиг. 3) - вкладышей 5. Между каждыми двумя смежно расположенными полосами располагают по крайней мере один вкладыш из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными поверхностями смежных полос. Такие вкладыши приклеены по одной стороне к боковым стенкам двух указанных смежно расположенных полос. По месту приклейки вкладыши имеют дугообразно выгнутую или дугообразно вогнутую поверхности для вкладывания в профиль полос.
Для получения деревянной строительной панели по этому примеру исполнения раскладывают полосы 2 и вкладыши 5 между ними, наносят клеевой состав или адгезив на контактирующие поверхности и стягивают или сжимают всю конструкцию в направлении поперек направления полос. После полимеризации клеевого состава или адгезива образуется силовая пространственно жесткая плоская конструкция повышенной пространственной жесткости и повышенного сопротивления изгибу и кручению. Это определено тем, что склеивание полос с вкладышами происходит по достаточно развитой поверхности и с тем, что каждая полоса (за исключением крайних) имеет контакт с двумя и более вкладышами. То есть каждая полоса через вкладыш является опорой для смежной полосы, обеспечивающей перераспределение локальной нагрузки с одной полосы на рядом расположенные полосы. Чем длиннее дополнительные элементы, тем более надежным является соединение планки с вкладышем. Но это не критично, так как при увеличении количества вкладышей возможно использовать короткие дополнительные элементы.
В качестве вкладышей могут быть использованы части дерева. На примере по фиг. 3 показан вкладыш в форме параллелепипеда, выполненный высотой, равной высоте полос. Вкладыш может быть выполнен высотой менее высоты полосы, но более половины высоты полосы. Вкладыш может иметь форму цилиндра, кольца круглого или квадратного. Существенным для исполнения вкладыша является наличие в нем двух противоположно расположенных поверхностей, которые используются для нанесения клеевого состава (любого по природе происхождения, главное, чтобы обладал сцепными качествами с деревом). Заготовка для вкладышей может быть изготовлена в том же прессе, шаблоне, что и тонкие волны, но из большого количества слоев шпона, ламелей получаются «толстые широкие» волны, которые затем режутся на вкладыши. Тогда радиусы кривизны волн и вкладышей будут совпадать, что сделает решетку более прочной и процесс более технологичным. Эти вкладыши расположены между планками и скрепляют смежные планки между собой, образуя жесткую одноуровневую пространственную конструкцию. Вкладыши между планками могут быть расположены линейно с каждого края и между каждыми смежно расположенными полосами. В этом случае вкладыши могут располагаться в шахматном порядке или со смещением в каждом ряду.
Однако, из-за необходимости учета кривизны волны при изготовлении вкладыша данная панель имеет технологические сложности.
Так как при изготовлении полос и при их укладке возникает разница в высоте расположения отдельных полос в сборке, целесообразно использовать компенсатор зазоров, в качестве которого можно использовать слой подложки в виде сетки или полотна или в виде тканного или нетканого полотна или их комбинации, размещаемый на внутренней стороне листового армирующего слоя и скрепляемого с ним клеевым способом для усиления клеевого соединения между волнообразно изогнутыми полосами и армирующим листовым слоем. Иллюстративно такой пример не представлен.
На фиг. 4 представлен пример исполнения строительной панели, представляющий собой развитие третьего примера исполнения. В этом примере панель снабжена планками, размещаемыми между волнообразно изогнутыми полосами с прикреплением по точкам или линиям вершин выпуклостей этих полос к планкам.
Вместо вкладышей используют планки 6, которые выполняют по длине равной длине волнообразных полос или несколько меньше. При этом такое условие не является обязательным. По длине волнообразно полосы могут быть расположены несколько коротких планок. При использовании коротких планок они могут располагаться по отношению друг к другу в шахматном порядке, то есть со смещением. Эти тонкие планки 6 размещают между полосами 2 так, что выпуклости смежно расположенных полос упираются в размещенную между ними планку. В местах контакта полос с планкой 6 осуществляют склейку. Данная конструкция технологична и при этом позволяет существенно повысить прочность панели и ее сопротивление изгибным нагрузкам. Как и вкладыши 5 планки 6 могут быть изготовлены из оргалита или фанеры или картона или из полимерных материалов или растительного или минерального или металлосодержащих материалов или их комбинации. Как и вкладыши планки выполняют две функции: первая - это позиционирование волнообразных полос в сборке, вторая - придание пространственно жесткости всей сборке.
Предложенная конструкция строительно-отделочной решетчатой панели позволяет получить панели любой толщины и конструкции при малом весе, при этом конструкция получается достаточно жесткой для использования в качестве несущих плит, обеспечивающих защиту внутренних помещений от колебаний температур и внешнего шума, и тем самым повысить тепло и звукоизоляцию. Изготовление конструкций из дерева становится рентабельным и экономически выгодным, так как используется практически весь ствол в качестве исходного материала.
Из таких одноуровневых слоев можно образовывать многослойные конструкции решетчатых панелей путем наложения одной плоской конструкции на другую с данным смещением или под углом один к другому. Плоские конструкции между собой при этом скрепляются клеевым способом или с применением армированной прослойки (например, из сетки, стекловолокна, полотна или другого листового материала) или с применением полимерного слоя, обеспечивающего скрепление при нагреве. Возможны применения и других известных способов жесткого соединения деревянных плоских конструкций.
Такие армирующие слои 1 могут быть прикреплены и к поверхностям наружных стенок плоской конструкции. Наружные слои упаковывают плоскую конструкцию со всех сторон, образуя строительный блок, защищенный от воздействия влаги и внешней среды. Такую упаковку можно применять не только для многослойных панелей, но и для однослойных для изготовления мебельных, строительных и декоративно-отделочных щитов.