ОТДЕЛОЧНАЯ ПАНЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области производства строительных материалов, а именно отделочных панелей, и может быть использовано в производстве отделочных материалов, применяемых как для наружной, так и внутренней отделки зданий и помещений, преимущественно коммунального и производственного назначения.
Известна (RU, патент 2016912) двухслойная высокопрочная коррозионно-стойкая сталь, состоящая из основного слоя, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, фосфор, серу, железо и плакирующего слоя, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, железо, причем основной слой дополнительно содержит молибден, алюминий и ниобий.
Известное техническое решение предназначено для изготовления нагруженных сварных конструкций, эксплуатирующихся в широком температурном интервале (до -60°С) в условиях повышенного коррозионного износа под воздействием морской воды и других агрессивных сред. Одной из областей использования является изготовление емкостей - хранилищ для транспортировки и хранения агрессивных жидкостей. Оно полностью непригодно для создания отделочных материалов, в том числе и из-за высокой себестоимости.
Известна (RU, патент 2102688) двухслойная металлоконструкция, содержащая подложку из высокопрочной конструкционной легированной стали, при этом на указанной подложке дополнительно размещена пластина из среднепрочного или высокопрочного титанового сплава при соотношении толщины пластины из титанового сплава (А) и толщины стальной подложки (В), составляющей А/В 0,5 1,0. В предпочтительном варианте реализации стальная подложка выполнена из высокопрочной конструкционной торсионной стали толщиной 4,3÷5,3 мм, а размещенная на ее внешней стороне пластина титана выполнена из титанового сплава толщиной 2,5÷4,0 мм.
Известная металлоконструкция применима для создания защитных приспособлений (броневая защита) и не предназначена для изготовления отделочных материалов из-за высокой стоимости и значительной массы образца единичной площади, что потребует дополнительных расходов для создания крепления подобной пластины к стене помещения или здания.
2
Известна (RU, патент 2215655) двухслойная металлическая конструкция, который предназначена для использования в качестве антикоррозионных покрытий оборудования в установках для производства химической продукции, состоящая из первого слоя в виде металлической пластины из нержавеющей стали и второго слоя, наваренного на первый, причем металлическая пластина имеет толщину 2-30 мм и площадь поверхности, превышающую 0,1 м, а наваренный слой имеет толщину 0,5-6 мм из металла или сплава металлов нержавеющих сталей, предназначенных для установок химического производства.
Известна (RU, патент 2225793) плакированная коррозионно-стойкая сталь, состоящая из основного слоя из углеродистой или низколегированной стали и, по крайней мере, одного плакирующего слоя из коррозионно-стойкой хромистой стали, с прочностью сцепления слоев не ниже прочности стали основного слоя, отличающаяся тем, что коррозионно-стойкая сталь плакирующего слоя содержит углерод, марганец, кремний, хром, серу, фосфор, железо и неизбежные примеси. При этом толщина получаемой пластины составляет примерно 10 мм.
Известна (RU, патент 66383) металлическая облицовочная панель, содержащая металлическое основание с элементами на его лицевой поверхности, отличающаяся тем, что основание выполнено из нержавеющей стали, а элементы - в виде углублений на ее лицевой поверхности, которые заподлицо или до уровня, расположенного не более чем на 0,14 мм от плоскости лицевой поверхности, заполнены способом изготовления порошковых покрытий краской соответствующего цвета.
Недостатком известной облицовочной панели можно признать ее достаточно высокую себестоимость, обусловленную использованием значительного количества дорогостоящей нержавеющей стали. Кроме того, на лицевой поверхности известной металлической облицовочной панели хорошо видны нанесенные дефекты в виде царапин и вмятин, а также загрязнения в виде отпечатков пальцев. Это приводит к увеличению затрат при производстве и последующем обслуживании установленной металлической облицовочной панели.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного технического решения, состоит в разработке нового вида металлических отделочных панелей, применяемых для облицовки внутренних помещений производственного и коммунального типа.
Технический результат, получаемый в результате реализации разработанной конструкции, состоит в уменьшении себестоимости производства облицовочных металлических панелей из-за уменьшения расхода исходных материалов за счет уменьшения расхода нержавеющей стали, а также трудозатрат при обслуживании металлических отделочных панелей после их установки при сохранении их потребительских свойств.
Для достижения указанного технического результата по первому варианту реализации предложено использовать отделочную панель, выполненную двухслойной, причем первый слой выполнен из материала, выбранного из группы, содержащей сплавы железо-хром, железо-никель, железо-никель-хром, железо-никель-алюминий, железо-алюминий, железо-ванадий, алюминий-хром, алюминий-хром-магний, алюминий-кремний, алюминий-титан, алюминий-цинк, титан, а также и алюминий и его сплавы толщиной от 30 до 1000 мкм, а второй слой выполнен из материала, выбранного из группы, содержащей сплав железо-углерод, алюминий и его сплавы, толщиной от 200 до 2000 мкм при ширине 80-2000 мм, при этом на наружную поверхность первого слоя нанесены расположенные параллельно риски, предпочтительно глубиной 0,1-20 мкм и расстоянием между ними до 2 мм. Риски могут быть выполнены прямыми или дугообразными. Однако могут быть использованы и другие формы рисок. Слои могут быть соединены различным образом. В частности, слои могут быть соединены наплавлением, совместной прокаткой и диффузионным отжигом в печи или наливом и последующей совместной прокаткой. Указанный перечень не ограничивает возможные варианты соединения слоев. Риски на поверхность первого слоя предпочтительно наносят до соединения его со вторым слоем, однако не исключен вариант нанесения рисок на поверхность первого слоя после соединения первого слоя со вторым слоем.
Для достижения указанного технического результата по второму варианту реализации предложено использовать отделочную панель, которая выполнена двухслойной, причем первый слой выполнен из материала, выбранного из группы, содержащей сплавы железо-хром, железо-никель, железо-никель-хром, железо-никель-алюминий, железо-алюминий, железо-ванадий, алюминий-хром, алюминий-хром-магний, алюминий-кремний, алюминий-титан, алюминий-цинк, титан, а также и алюминий и его сплавы толщиной от 30 до 1500 мкм, а второй слой выполнен из материала, выбранного из группы, содержащей сплав железо-углерод, алюминий и его сплавы, толщиной от 0,2 до 2,0 мм, при этом слои соединены посредством клеевого соединения при ширине металлоконструкции от 80 до 2000 мм, при этом на наружную поверхность первого слоя нанесены расположенные параллельно риски, предпочтительно глубиной 0,1-20 мкм и расстоянием между ними до 2 мм. Риски могут быть выполнены прямыми или дугообразными. Однако не исключено использование рисок другой формы. Клеевое соединение может выполнено на основе эпоксидных смол, полиэфирных смол, полиуретана, структурных акриловых клеев типа Permabomd, цианакрилатных клеев типа Kosmofen. Указанный перечень не ограничивает возможные варианты используемых клеев. Толщина клеевого слоя зависит от вида используемого клея, а также от способа его нанесения. Риски на поверхность первого слоя предпочтительно наносят до соединения его со вторым слоем, однако не исключен вариант нанесения рисок на поверхность первого слоя после соединения первого слоя со вторым слоем.
Для изготовления облицовочной панели по второму варианту реализации предварительно обезжиривают соединяемые поверхности металлических слоев, наносят, по меньшей мере, на одну из них слой клея и соединяют склеиваемые поверхности, причем слой клея наносят с исходной толщиной, обеспечивающей получение клеевого слоя между соединяемыми слоями толщиной 0,002-2 мм. Обезжиривание осуществляют любым известным из уровня техники методом, подходящим для данного случая использования. Тип клея подбирают исходя из последующего использования металлоконструкции. Клей наносят любым известным из уровня техники способом (кистью, валиком, распылением, валиками и т.д.).
Как было указано выше, для достижения указанного технического результата по первому варианту реализации предложено использовать облицовочную панель, выполненную двухслойной, причем первый слой выполнен из материала, выбранного из группы, содержащей железо-хром, железо-никель, железо-никель-хром, железо-никель-алюминий, железо-алюминий, железо-ванадий, алюминий-хром, алюминий-хром-магний, алюминий-кремний, алюминий-титан, алюминий-цинк, титан, а также и алюминий и его сплавы толщиной от 30 до 1500 мкм, а второй слой выполнен из сплава, выбранного из группы, содержащей сплав железо-углерод, алюминий и его сплавы, толщиной от 200 до 2000 мкм при ширине 80-2000 мм. Панель представляет собой двухслойную конструкцию, наружный слой которой, имеющий в основном функцию, выполнен из коррозионностойкого материала - различных типов нержавеющей стали, различных сплавов алюминия, а также титана, а второй - из среднеуглеродистой стали или алюминия и его сплавов. Соотношение толщин слоев показывает, что основная часть облицовочной панели - это материал с невысокой себестоимостью, а ее внешняя часть, выполненная из дорогостоящего материала, составляет незначительную часть панели и, следовательно, незначительно увеличивает ее себестоимость. В ходе разработки конструкции было экспериментально установлено, что минимальная толщина первого слоя должна быть не меньше 30 мкм. При указанной минимальной толщине первого слоя его прочность достаточна для сохранения целостности слоя. Указанная максимальная толщина первого слоя обусловлена, с одной стороны, способом сокращения расхода дорогостоящего материала, уменьшения массы первого слоя, чтобы иметь возможность использовать более слабое и, тем самым более дешевое, крепление, как между слоями, так и всей панели к основанию, но при этом, с другой стороны, сохранить такое потребительское качество как долговечность панели. Кроме того, необходимо учесть технологичность операции соединения двух слоев. Опытным путем было установлено, что толщина первого слоя, отвечающая перечисленным условиям должна составлять не свыше 1000 мкм. Поскольку изготавливаемые панели предназначены для широкого и длительного применения, необходимым условием их использования является значительная механическая устойчивость, в том числе, и способность противостоять умышленным и неумышленным механическим повреждениям, а также возможность ремонта поврежденной панели. В процессе эксплуатации облицовочная панель может испытывать неблагоприятные природные воздействия, воздействия техногенного характера и неблагоприятные воздействия, обусловленные человеческим фактором. При этом для потребителя желательно иметь возможность приведения механически поврежденной панели в прежнее состояние без ее демонтажа. Основными видами механических повреждений являются царапины и вмятины от воздействия механическими предметами, к которым могут быть отнесены абразивные частицы (в том числе, и пыль), а также твердые тела, вошедшие в контакт с поверхностью первого слоя панели случайно, по причине неправильного монтажа элементов, находящихся рядом с панелью или по злой воле человека (действия вандалов). Кроме того, было отмечено, что на поверхности первого слоя хорошо заметны жировые загрязнения, в, частности, отпечатки пальцев. Однако нанесение на лицевую поверхность первого слоя параллельных рисок, приводящее к получению развитой поверхности, позволяет, во-первых, сделать менее заметными как механические повреждения поверхности в виде царапин и вмятин, так и жировые загрязнения, что позволяет увеличить промежутки между проведением операций по устранению механических повреждений и удалением жировых загрязнений, и, во-вторых, упростить и удешевить указанное удаление за счет использования технологии сошлифовывания загрязнений и механических повреждений с использованием ручного инструмента на месте крепления панели и без ее демонтажа. Таким образом, нанесение параллельно расположенных рисок, с одной стороны, делает менее заметными загрязнения и мелкие дефекты на поверхности панели, и, с другой стороны, не препятствует устранению дефектов на поверхности панели с использованием ручного инструмента и без демонтажа панели. Следовательно, сокращение трудозатрат и себестоимости восстановления внешнего вида поверхности панели обусловлено использованием маскировочных свойств развитой за счет нанесения рисок панели, а также обеспечением возможности без демонтажа отреставрировать поверхность. В случае гладкой поверхности панели при необходимой локальной обработке поверхности (удаление мелких царапин и вмятин, а также жировых пятен) приходится обрабатывать всю поверхность панели, что делает необходимым ее демонтаж и использование сложного и дорогостоящего оборудования. Наличие развитой поверхности позволяет из-за особенностей зрения человека, позволяющих выделить локальный участок панели из ее общей площади, провести обработку только указанного локального участка.
Экспериментально было установлено, что при толщине 1500 мкм, практически исключена возможность разрыва первого слоя с обнажением второго слоя. Указанная толщина, согласно экспериментальным данным, гарантирует эксплуатацию панели в течение не менее 10 лет.
Второй слой выполняет функцию основы, предназначенной как для крепления первого слоя, так и придания жесткости всей конструкции. При выборе его геометрических размеров необходимо учесть следующие факторы: с одной стороны, второй слой должен быть достаточно толст, чтобы придать облицовочной панели необходимую жесткость, с другой стороны, он должен быть минимально толст, чтобы уменьшить массу всей панели и упростить крепление панели к основанию. Поскольку себестоимость материалов, используемых в качестве материала второго слоя, относительно не высока по сравнению с себестоимостью материалов первого слоя, этим фактором можно пренебречь. Исходя из выше изложенных факторов, экспериментально было установлена, минимальная толщина второго слоя - 200 мкм, а максимальная толщина 2000 мкм. Тонкий слой 200 мкм обусловлен возможностью данного листа держать форму не прогибаться под собственным весом. Эти материалы должны обладать небольшим весом, так как будут использоваться для производства подвесных потолков, чтобы сделать их не опасными для людей в случае падения им на головы.
Одновременно экспериментально были определены и предельные значения ширины панели. При ширине длине панели, выполняющей облицовочной панели менее 80 мм производство облицовочных панелей становится нерентабельным из-за достаточно высокой себестоимости единичного участка площади панели, а при ширине панели более 2000 мм сложно закрепить подобную панель на вертикальной опоре, следовательно, ухудшаются потребительские характеристики произведенной облицовочной панели. Первый и второй слои могут быть соединены любым известным в металлообработке способом. В частности, слои могут быть соединены наплавлением, совместной прокаткой и диффузионным отжигом в печи или наливом. Указанный перечень не ограничивает возможные варианты соединения слоев.
Облицовочная панель по первому варианту реализации разработанного технического решения может быть изготовлена следующим образом.
Первоначально титановую ленту, ширина которой составляет от 80 до 2000 мм, а толщина - от 30 до 1500 мкм, используемую для получения первого слоя, очищают от механических загрязнений и обезжиривают. Затем ленту пропускают вдоль набора вращающихся жестких щеток, причем движение ленты осуществлено с возможностью нанесения параллельных рисок на поверхность титановой ленты.
Лист среднеуглеродистой стали той же ширины обезжиривают, совмещают поверхность листа среднеуглеродистой стали с тыльной стороной титановой ленты и проводят диффузионный отжиг в печи. Затем полученный полуфабрикат разрезают на облицовочные панели по размеру и упаковывают.
Как было указано выше, для достижения указанного технического результата по второму варианту реализации предложено использовать облицовочную панель, которая выполнена двухслойной, причем первый слой выполнен из сплава, выбранного из группы, содержащей железо-хром, железо-никель, железо-никель-хром, железо-никель-алюминий, железо-алюминий, железо-ванадий, алюминий-хром, алюминий-хром-магний, алюминий-кремний, алюминий-титан, алюминий-цинк, титан, алюминий толщиной от 30 до 1000 мкм, а второй слой выполнен из сплава, выбранного из группы железо-углерод, алюминий и его сплавы, толщиной от 0,2 до 2,0 мм, при этом слои соединены посредством клеевого соединения при ширине металлоконструкции от 80 до 2000 мм. Требования, выдвигаемые к первому и второму листу металлоконструкции, аналогичны требованиям, прилагаемым к этим же листам в предыдущем варианте реализации. Требование к используемому клеевому составу состоит в обеспечении прочности клеевого соединения после затвердевания клеевого слоя. Желательно также быстрая скорость отверждения
Клеевое соединение может быть выполнено на основе эпоксидных смол, полиэфирных смол, полиуретана, силикона, структурных акриловых клеев типа Permabomd, цианакрилатных клеев типа Kosmofen. Указанный перечень не ограничивает возможные варианты используемых клеев. Толщина клеевого слоя зависит от вида используемого клея, а также от способа его нанесения.
Для изготовления металлоконструкции по второму варианту реализации предварительно обезжиривают соединяемые поверхности металлических слоев, наносят, по меньшей мере, на одну из них слой клея и соединяют склеиваемыми поверхностями, причем слой клея наносят с исходной толщиной, обеспечивающей получение клеевого слоя между соединяемыми слоями толщиной 0,002-2 мм. Обезжиривание осуществляют любым известным из уровня техники методом, подходящим для данного случая использования. Тип клея подбирают исходя из последующего использования металлоконструкции. Клей наносят любым известным из уровня техники способом (кистью, валиком, распылением и т.д.). Риски на поверхность первого листа наносят любым известным из уровня техники способом.
Разработанное техническое решение может быть проиллюстрировано следующими примерами реализации.
1. Облицовочная панель шириной 80 мм содержит два слоя, причем первый слой выполнен из сплава железо-хром толщиной 30 мкм, второй слой выполнен из сплава железо-углерод толщиной 200 мкм. Слои соединены методом горячей совместной прокатки. На первом слое нанесены прямолинейные риски глубиной 0,1 мм и с расстоянием между ними 0,2 мм. Изделие имеет достаточно низкую себестоимость (порядка 65-68% от себестоимости металлоконструкции, использованной в качестве ближайшего аналога) и эксплуатационные характеристики (долговечность, коррозионная стойкость, устойчивость к механическим повреждениям и повреждениям от природных факторов, и т.д.), не уступающие эксплуатационным характеристикам металлоконструкции (облицовочной панели), использованной в качестве ближайшего аналога. При этом трудозатраты и себестоимость эксплуатации уменьшены на 42 и 29% соответственно.
2. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но толщина второго слоя составляет 2000 мкм. Глубина рисок 0,15 мм. Полученный технический результат соответствует техническому результату примера 1.
3. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но толщина первого слоя составляет 1500 мкм. Риски выполнены дуговыми. Соединение слоев получено методом диффузионного термического отжига. Второй слой выполнен из алюминиевого сплава. Полученный технический результат соответствует техническому результату примера 1.
4. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но ее ширина составляет 2000 мм. Первый слой выполнен из титана. Полученный технический результат соответствует техническому результату примера 1.
5. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но толщина первого слоя составляет 25 мкм. Себестоимость металлоконструкции соответствует себестоимости изделия по примеру 1, но долговечность и устойчивость к механическим повреждениям не достаточны.
6. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но его ширина составляет 70 мм. Себестоимость изделия составляет примерно 135-140% от себестоимости панели-прототипа.
7. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но его ширина составляет 1800 мм. Себестоимость изделия составляет примерно 155-170% от себестоимости панели-прототипа.
8. Облицовочная панель выполнена по примеру 1, но слои соединены путем склеивания эпоксидным клеем с толщиной слоя 0,4 мм. Полученный технический результат аналогичен техническому результату, полученному по примеру 1.
9. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но толщина первого слоя составляет 200 мкм. Полученный технический результат аналогичен полученному по первому примеру реализации.
10. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но толщина второго слоя составляет 1000 мкм. Полученный технический результат аналогичен полученному по первому примеру реализации.
11. Облицовочная панель выполнена согласно примеру 1, но ширина панели составляет 1000 мм. Полученный технический результат аналогичен полученному по первому примеру реализации.
Использование клеевого соединения в вариантах реализации разработанной металлоконструкции по примерам 2-7 приводит к получением аналогичных технических результатов. Использование всех сплавов, перечисленных в независимых пунктах формулы полезной модели приводит к аналогичному техническому результату.