КАМЕРНАЯ ДЕРЕВЯННАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ
CHAMBER WOODEN STRUCTURAL PANEL

Изобретение относится к области производства клееных деревянных конструкций и может быть использовано 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 камерного типа облегченной структуры, обладающей высокими прочностными свойствами и высоким сопротивлением изгибу и кручению. При этом такая панель отличается высокой воздухогерметичностью и влагонепроницаемостью, следовательно тепло- и звукоизолирующими показателями.
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 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 термомодификация, 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.
Для исключения этого недостатка и повышения прочности деревянных решеток была разработана решетчатая 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 за счет дополнительных элементов из дерева для образования плоской конструкции, между каждыми двумя смежно расположенными планками расположен по крайней мере один дополнительный элемент из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок, при этом стенки указанных планок по каждой другой смежной стороне расположены в общей плоскости (RU 147337, Е04С 2/00, опубл. 10.11.2014). Данное решение принято в качестве прототипа.
Согласно данному решению из таких панелей можно составлять многослойные панели, представляющие собой две плоские решетчатые конструкции, каждая из которых выполнена из одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок из дерева, и в которой между каждыми двумя смежно расположенными планками расположен по крайней мере один дополнительный элемент из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок, при этом стенки указанных планок по каждой другой смежной стороне расположены в общей плоскости, а одна плоская конструкция размещена над другой и скреплена с ней клеевым способом. При этом между указанными плоскими конструкциями может быть размещен приклеенный к ним армирующий листовой слой в виде мембраны из сетки или полотна. А к поверхностям наружных стенок плоской конструкции могут быть приклеены армирующие листовые слои в виде сетки, или полотна, и/или плитного материала. Кроме того, направление планок в одной плоской конструкции выполнено несовпадающим с направление планок в другой плоской конструкции.
Данная особенность конструктивного исполнения по крайней мере двухслойной панели обеспечивает достаточное снижение веса при серьезном увеличении прочности и несущей способности. Такие многослойные панели могут использоваться в качестве несущих стен, то есть силовых элементов построения жилого помещения. Но эти панели не решают задачу герметизации внутреннего помещения от влаги/воды и проникновения воздуха. При строительстве для решения этих задач используют пленки и составы, обеспечивающие герметизацию внутреннего помещения от внешней среды. Это приводит к тому, что на решетчатые панели навешивают плиты ДСП или МДФ, утеплители, герметичные пленки и т.д., которые образуют внутреннюю поверхность стен помещения. При этом сама панель нагружается дополнительным весом, что нежелательно для тонкостенных многослойных панелей, так как в этом случае преимущества легкости панели уже не играют главной роли.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных характеристик строительной панели решетчатого типа за счет выполнения ее камерной, в которой камеры изолированы воздухо- и влагонепроницаемой тонколистовой мембраной.
Указанный технический результат достигается тем, что в камерной деревянной строительной панели, представляющей собой по крайней мере плоские решетчатые конструкции, каждая из которых выполнена из одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок из дерева, и в которой между каждыми двумя смежно расположенными планками расположен по крайней мере один дополнительный элемент из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок, при этом одна плоская конструкция размещена над другой и скреплена с ней клеевым способом через мембрану в виде полотна, указанная мембрана в виде полотна выполнена из влагонепроницаемой и воздухонепроницаемой бумаги или тонколистовой фибры или пергамента.
Для заявленного варианта исполнения влагонепроницаемая и воздухонепроницаемая бумага представляет собой парафинированную бумагу или бумагу одно или двухслойную водонепроницаемую упаковочную, состоящую из двух слоев бумаги оберточной, склеенных битумом. А к поверхностям наружных стенок плоских конструкций приклеены армирующие листовые слои в виде сетки или полотна и/или плитного материала. При этом направление планок в одной плоской конструкции выполнено несовпадающим с направлением планок в смежно расположенной плоской конструкции.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - вид решетчатой панели по первому примеру исполнения;
фиг. 2 - вид решетчатой панели по второму примеру исполнения;
фиг. 3 - вид решетчатой панели в рамке.
Согласно настоящему изобретению рассматривается конструкция деревянной решетчатой панели, используемой в качестве строительного материала и обладающей малым весом при высоких показателях сопротивления изгибу и кручению и несущей способности.
Особенностью рассматриваемой решетчатой деревянной строительной панели является то, что она выполняется из деревянных планок 1 (тонких длинномерных дощечек или пластинок), 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.
Решетчатая деревянная строительная панель в общем случае представляет собой плоскую конструкцию, составленную из одного ряда одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок 1 из дерева (или склеенных между собой ламелей, ДСП, МДФ, ОСП, фанеры или деревосодержащего материала), которые соединены между собой за счет дополнительных элементов 2 из дерева (могут быть монолитными или склеены из ламелей, ДСП, МДФ, ОСП, фанеры) (фиг. 1) или деревосодержащего материала.
Между каждыми двумя смежно расположенными планками 1 расположен по крайней мере один дополнительный элемент 2 (вкладыш) из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок. При этом стенки указанных планок по каждой другой смежной стороне расположены в общей плоскости. В этой плоской конструкции планки обращены навстречу друг другу широкими сторонами, а узкие стороны образуют наружные поверхности. Возможно исполнение, когда планки соединены между собой узкими сторонами, а широкие стороны образуют наружные поверхности. Планки могут быть в сечении прямоугольными (четырехугольными) или квадратными. Форма планок определена технологией получения планки из ствола дерева.
В примере, приведенном на фиг. 1, планки 1 прямоугольной формы однонаправленно расположены по длинной стороне и соединены между собой короткими частями этих же планок. Короткие части являются дополнительными элементами 2 в виде вкладышей и приклеены к планкам. Дополнительные элементы могут располагаться в любом порядке: упорядоченно, как это показано на фиг. 1, то есть в ряд, и каждой из двух противоположно лежащих сторон плоской конструкции или в шахматном порядке, или в любом ином порядке). Дополнительные элементы могут иметь различную геометрию, длину и толщину и их количество как по ширине или толщине, так и по длине между планками также может быть различным.
Для получения решетчатой деревянной строительной панели раскладывают планки 1 и дополнительные элементы 2 (вкладыши) между ними, наносят клеевой состав или адгезив на контактирующие поверхности и стягивают или сжимают всю конструкцию в направлении поперек направления планок и прижимают по плоскости. 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 планок с дополнительными элементами происходит по достаточно развитой поверхности и с тем, что каждая планка (за исключением крайних) имеет контакт с двумя и более дополнительными элементами. То есть каждая планка через дополнительный элемент является опорой для смежной планки, обеспечивающей перераспределение локальной нагрузки с одной планки на рядом расположенные планки. 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, стволов бамбука, композиты. Вкладыш может быть выполнен высотой, равной высоте планок, или высотой менее высоты планки, но более половины высоты планки. Вкладыш может иметь форму цилиндра, кольца круглого или квадратного. Существенным для исполнения вкладыша является наличие в нем двух противоположно расположенных плоских и или параллельных друг другу поверхностей, которые используются для нанесения клеевого состава (любого по природе происхождения, главное, чтобы обладал сцепными качествами с деревом. 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 планками.
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 планок с вкладышами позволяет создавать пространственно развитые в заданном направлении ячеистые структуры, обладающие при малом весе высокими механическими свойствами. Структура решетчатой 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 планок и вкладышей. 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 монолитизация всей ячеистой конструкции.
На конечную жесткость и сопротивление изгибу толщина планки в таких конструкциях не влияет. В связи с чем рентабельным становится использование тонких планок, отличающихся от бруска: происходит серьезное облегчение решетчатой структуры без снижения ее прочностных качеств. 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.
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 решетчатых 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 решетчатой плоской конструкции на другую с данным смещением или под углом один к другому, как это продемонстрировано на фиг. 1 и 2. Плоские конструкции между собой скрепляются клеевым способом.
Армирующие слои 3 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. Армирующий листовой слой может быть выполнен в виде тканого или нетканого полотна, или в виде листового материала из полимерных материалов, или растительного, или минерального, или металлосодержащих материалов или их комбинаций, или листовые слои в виде сетки, или полотна, и/или плитного материала, или шпона, или древесины, или пленки.
Такие многослойные панели представляют собой жесткую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью. Но такая конструкция обладает прозрачностью ввиду ее ажурного исполнения и поэтому является влаго- и воздухопроницаемой. При использовании такой панели в качестве несущего элемента стены необходимо предусматривать применение дополнительных средств для герметизации проемов. Для решения этой задачи автором разработана на базе рассмотренных конструкций камерная деревянная строительная панель, составленная из двух плоских решетчатых конструкций, каждая из которых выполнена из одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок 1 из дерева, и в которой между каждыми двумя смежно расположенными планками расположен по крайней мере один дополнительный элемент 2 из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок.
Одна плоская конструкция размещена над другой и скреплена с ней клеевым способом через мембрану 4 в виде полотна. При этом указанная мембрана в виде полотна выполнена из влагонепроницаемой и воздухонепроницаемой бумаги, или тонколистовой фибры, или пергамента, или композитов с содержанием целлюлозы, или полотна для гидро- или пароизоляции. Влагонепроницаемая и воздухонепроницаемая бумага может представлять собой парафинированную бумагу или бумагу двухслойную водонепроницаемую упаковочную, состоящую из двух слоев бумаги оберточной, склеенных битумом. Такая бумага обладает высокой прочностью и отличными показателями по влаго- и воздухонепроницаемости. При этом такое бумажное полотно можно органично вписать в конструкцию межслойного соединения двух плоских решетчатых конструкций. Эти плоские решетчатые конструкции при соединении между собой надежно прижимают бумажное полотно в местах стыка планок.
Пример такой камерной деревянной строительной панели показан на фиг. 1. Панель представляет собой две плоские решетчатые конструкции, каждая из которых выполнена из одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок из дерева, и в которой между каждыми двумя смежно расположенными планками расположен по крайней мере один дополнительный элемент из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок. При этом одна плоская конструкция размещена над другой и скреплена с ней клеевым способом через мембрану в виде полотна из влагонепроницаемой и воздухонепроницаемой бумаги.
Наличие в многослойной конструкции панели мембраны позволяет придать панели свойство не пропускать влагу и воздух. Таким образом, панель становится и изделием с высокой воздухо- и влагонепроницаемостью. При применении мембраны в панелях с большим, чем два, количеством слоев плоских решетчатых конструкций формируется камерный блок, в котором образована камера, ограниченная двумя бумажными полотнами и периметром решетчатых конструкций. Такая конструкция схожа по получаемому результату с оконными камерными блоками стеклопакетов.
Пример такой конструкции представлен на фиг. 2. Камерная деревянная строительная панель представляет собой более двух плоских решетчатых конструкций, каждая из которых выполнена из одинаково ориентированных по длинной стороне и расположенных на расстоянии друг от друга планок из дерева, и в которой между каждыми двумя смежно расположенными планками расположен по крайней мере один дополнительный элемент из дерева, выполненный с двумя противоположно расположенными плоскими и параллельными друг другу поверхностями, к каждой из которых приклеена по одной стороне одна из двух указанных смежно расположенных планок. Каждая плоская конструкция размещена над другой продольно или под углом и скреплена с ней клеевым способом через мембрану в виде полотна из влагонепроницаемой и воздухонепроницаемой бумаги, расположенного между каждыми двумя смежно расположенными конструкциями.
Такая панель-конструкция может быть усилена тем, что размещена в рамке 5. Рамка может быть выполнена прямоугольной в плане из деревянных планок, внутри которой расположены указанные плоские решетчатые конструкции. Рамка 5 может быть выполнена из двух или трех планок - незамкнутый контур. Рамка может быть выполнена по всему периметру из четырех планок. А указанные одинаково ориентированные планки торцами приклеены к планкам рамки или их концы размещаются в пазах планок рамки (этот пример не показан иллюстративно). 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 чистовой отделки без выравнивания основных стен, но и для декорирования стен. Если вкладыши (дополнительные элементы) располагать в ряд на верхней или нижней границе по периметру решетчатой панели, то они начинают выполнять функцию не только скрепления планок между собой, но и рамки.
Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле.