ФАНЕРА (ВАРИАНТЫ) И БАЛКА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Полезная модель относится к строительным конструкциям, а точнее, к слоистым строительным изделиям из лущеного шпона.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны древесные материалы, состоящие из нескольких слоев склеенных между собой слоев древесины, в частности, фанера и столярные плиты (AU 80770/82 В, авторское свидетельство СССР №1377352, европейский патент №0194238). Эти материалы преимущественно используют в качестве отделочных материалов и для изготовления ненагруженных или слабонагруженных деталей мебельных изделий.
Известны древесные материалы со скрещивающимися волокнами дерева в соседних слоях (патент РФ №2198271 С2, опубликованная патентная заявка США №2004/0101649 А1, европейская заявка №1321598 А2, европейская заявка №0564675 А1, публикация международной заявки WO 2008/028925 А1, немецкая заявка №3517449 А1, немецкая заявка №3517449 А1, немецкая заявка №3840093 А1, немецкая полезная модель №29721848 U1, патент США №6106655, патент Швейцарии №664185 А5, канадская заявка №2463192 А1, заявка Великобритании №292734А, патент США №7384675 В2).
Из упомянутого патента США №6106655 известны древесные материалы, содержащие слои деревянных досок, состыкованных боковыми торцами и наложенных пластями друг на друга, в которых направления волокон древесины в соседних слоях скрещиваются, в пластях выполнены продольные пазы для клея,
Недостаток клееных материалов состоит в том, что летучие компоненты клеящих составов неизбежно загрязняют воздух помещений, обладают запахом и могут быть токсичными, а при сжигании таких изделий могут выделяться опасные и вредные вещества, что затрудняет их переработку и снижает пожаробезопасность. Кроме того, клеящие составы образуют диффузионный барьер, препятствующий нормальному влагообмену.
Из вышеупомянутой немецкой заявки №3517449 известно соединение древесных слоев со скрещивающейся ориентацией древесных волокон горячим прессованием. Недостаток такого соединения состоит в низкой прочности и сложности технологии.
Из немецкого патента на полезную модель DE 29721848 U1 и упомянутой европейской заявки 1321598 А2 известны древесные изделия со скрещивающимися древесными волокнами в соседних слоях, в которых слои досок соединены между собой недеревянными штифтами (из металла, алюминия, пластика, элементов, армированных стекловолокном), а их торцы состыкованы на шпунт-гребень.
Древесные материалы с недеревянными шкантами характеризуются высокой стоимостью и трудны в утилизации.
Из вышеупомянутых публикаций международных заявок WO 2007/028187 A1, WO 2008/028925 А1 и из немецкой заявки №3840093 А1 известно соединение досок деревянными шкантами.
Известен древесный материал, армированный деревянными нагелями по всей толщине, содержащий в себе слои деревянных деталей, в которой направления волокон древесины, по меньшей мере, в двух из упомянутых слоев скрещиваются, а нагели ориентированы по нормали (патент на изобретение РФ №2198251).
Недостаток известного материала, препятствующий достижению нижеупомянутого технического результата, состоит в том, что под действием изгибающих усилий и усилий, ориентированных в одном направлении с нагелями происходит расхождение боковых стыков деталей в слоях и расслаивание за счет тангенциального смещения слоев друг относительно друга и плоско-параллельного скольжения деревянных деталей вдоль нагелей.
Известна бесклеевая деревянная панель, армированная деревянными нагелями по всей своей толщине, в которой упомянутые нагели ориентированы в различных скрещивающихся направлениях (патент РФ на полезную модель №96150, выбранный в качестве прототипа).
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Для определенности терминам и выражениям, используемым в настоящем тексте придают следующее значение.
Термин «нагель» означает стержневой крепежный элемент, устанавляваемый с натягом, для скрепления слоев деревянных деталей.
Термин «лущеный шпон» означает сой древесины, полученный посредством лущения (размотки чурака) окоренной древесины.
Задача настоящей полезной модели состоит в создании высокопрочной бесклеевой фанеры с повышенными тепло- и звукоизоляционными характеристиками.
Технический результат состоит в повышении прочности и теплового сопротивления бесклеевых слоистых деревянных изделий.
Указанные задачи решены благодаря тому, что в фанере, содержащей в себе слои лущеного шпона, в том числе, внешние слои и внутренний(-ие) слои(-ой), и армированная деревянными нагелями по всей своей толщине, в которой направления волокон древесины, по меньшей мере, в двух из упомянутых слоев скрещиваются, упомянутые нагели расположены под наклоном и ориентированы, по меньшей мере, в двух несовпадающих направлениях, при этом, по меньшей мере, в одном из упомянутых внутренних слоев, выполнены выборки, по меньшей мере, четверти материала слоя в виде сквозных отверстий.
Деревянные нагели обеспечивают прочное соединение всех слоев материала с натягом за счет набухания нагелей по мере впитывания влаги. Для крепежа используют элементы с пониженным влагосодержанием относительно соединяемых деталей.
Расположение нагелей под наклоном к главной плоскости фанеры и ориентация нагелей в нескольких непараллельных направлениях, то есть скрещивание нагелей, позволяет исключить расслаивание фанеры при действии усилий, направленных под любым углом к нормали фанерного листа. Нагели могут быть расположены под наклоном 45 градусов к плоскости фанеры и могут быть ориентированы в двух различных направлениях таким образом, что нагели, имеющие одинаковую ориентацию расположены во взаимно параллельных плоскостях, а между ними также во взаимно параллельных плоскостях расположены нагели в другой ориентации, при этом нагели в соседних плоскостях скрещиваются под углом 90 градусов.
Прочность изделий увеличивается благодаря тому, что лущеный шпон содержит заведомо меньшее количество дефектов в плоскости слоя, нежели любой иной пиломатериал. Прочность бруса из шпона может в 1,3÷3,0 раза превосходить прочность аналогичного бруса из клееной древесины.
Тепло- и звукоизолирующие свойства изделия улучшаются благодаря слоям перфорированного шпона.
Применение лущеного шпона, позволяет полностью скомпенсировать низкую прочность перфорированных слоев и получить изделия, превосходящие прототип по своим тепло- и звукоизолирующим свойствам и, в то же время, не уступающие ему в прочности.
Еще один из результатов состоит в упрощении формообразования изделий, а именно, в возможности изготовления фанерных изделий сложной геометрической конфигурации, например, балок с круглым поперечным сечением и изделий сильноискривленных в плане.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой отверстия и/или борозды, упомянутые выше, расположены регулярно, по существу на одинаковом расстоянии друг от друга.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой упомянутые борозды расположены с одной стороны упомянутого внутреннего слоя или с обеих сторон.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой внутренняя поверхность упомянутых внешних слоев снабжена рядами борозд.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой упомянутый шпон представляет собой лущеный шпон древесины хвойных пород дерева.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой упомянутый шпон представляет собой лущеный березовый шпон.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой упомянутые нагели расположены регулярно, по существу в шахматном порядке.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой упомянутые нагели имеют наклон под углом от 10 до 70 градусов относительно нормали.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой упомянутые нагели выполнены из бука и/или березы.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, упомянутые нагели снабжены продольным рифлением.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой соединение упомянутых слоев дополнительно упрочнено горячим прессованием.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании фанеры, содержащей в себе вышеописанную фанеру, в которой направления волокон в слоях, упомянутых выше, скрещиваются под углом от 30 до 90 градусов.
Вышеупомянутые результаты также достигаются при использовании балки, содержащей в себе слои лущеного шпона, в том числе, внешние слои и внутренний(-ие) слои(-ой), армированная деревянными нагелями по всей своей толщине, в которой направления волокон древесины, по меньшей мере, в двух из упомянутых слоев скрещиваются, упомянутые нагели расположены под наклоном и ориентированы, по меньшей мере, в двух несовпадающих направлениях, при этом, по меньшей мере, в одном из упомянутых внутренних слоев, выполнены выборки, по меньшей мере, четверти материала слоя в виде сквозных отверстий.
В частной форме выполнения, слои упомянутого лущеного шпона расположены концентрически.
В еще одной частной форме выполнения соотношение высоты и длины поперечного сечения составляет 1:1÷1,5.
Следует понимать, что вышеописанным изделиям могут быть присущи любой один или несколько признаков частных и предпочтительных форм выполнения, при условии, что они не исключают друг друга; такие комбинации признаков также включены в объем настоящей полезной модели в качестве возможных частных вариантов воплощения.
Вышеописанные материалы могут быть использованы для изготовления стенных, потолочных и кровельных элементов, деревянных стоек и балок.
Количество, очередность расположения слоев, форма и размеры деталей в слоях, ориентация волокон древесины в слоях, количество крепежных элементов, способ их установки и др. могут быть подобраны средним специалистом на основе общих знаний и известных принципов расчета статической нагрузки.
Для лучшего понимания идей настоящей полезной модели ниже приводятся чертежи, показывающие частные варианты выполнения, наличие, расположение и связи составляющих ее элементов. Однако, несмотря на то, что в настоящем документе полезную модель могут описывать со ссылкой на позиции элементов, показанных на чертежах, не следует отождествлять элементы полезной модели с конкретными ссылочными элементами чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фигуре 1 показан лист фанеры 10 согласно одному из вариантов полезной модели, на торцах видны чередующиеся слои перфорированного и неперфорированного шпона.
На фигуре 2 схематично показано расположение слоев фанеры 10 на примере пятислойного изделия.
На фигуре 3 схематично показано взаимное расположение нагелей 20 и 22 в фанере 10, внутренние слои условно не показаны, внешние слои шпона 12 и 14 условно изображены в виде копланарных плоскостей.
На фигуре 4 схематично показана ориентация нагелей 20 и 22 относительно внутренних слоев фанеры 10 (условно не показаны спереди).
На фигуре 5 схематично показано расположение нагелей 20 в толще фанерного листа; отчетливо видно, что нагели 20 установлены через входные отверстия, расположенные со стороны одного из внешних слоев 12.
На фиг.6 схематично показано расположение нагелей 20 и 22 в толще фанерного листа; отчетливо видно, что нагели 20 и 22 расположены взаимно-параллельными рядами, при этом входные отверстия для нагелей 22 расположены с противоположной стороны фанерного листа по отношению к входным отверстиям для нагелей 20, при этом расстояние между соседними рядами нагелей 20 и 22, меньше расстояния между соседними рядами нагелей 20, и соседними рядами нагелей 22.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Нижеследующие примеры даются только для иллюстрации общей концепции полезной модели. Ничто в настоящем разделе описания не должно быть истолковано как ограничение объема притязаний.
Как показано на фиг.1-3 фанера, согласно настоящей полезной модели, содержит в себе слои деревянных деталей, в том числе, внешние слои 12, 14 и внутренний слой 16; фанера армирована деревянными нагелями 20 и 22 по всей своей толщине; направления волокон древесины в слоях 12 и 18, а также в слоях 14 и 19 скрещиваются, упомянутые нагели 20 и 22 расположены под наклоном и ориентированы, по меньшей мере, в двух несовпадающих направлениях, при этом в слоях 18 и 19, выполнены выборки, по меньшей мере, четверти материала слоя в виде сквозных отверстий.
Благодаря выборкам не менее четверти материала слоя в виде сквозных отверстий тепловое сопротивление и паропроницаемость фанеры были повышены по сравнению с аналогом.
Должно быть понятно, что средний специалист может использовать главные отличительные особенности настоящей полезной модели и внести эквивалентные замены с достижением поставленной технической задачи; такие замены включены в объем охраны согласно нижеприведенной формуле полезной модели.