Фанера (варианты) и балка

Полезная модель относится к строительным конструкциям. Предложена панель, содержащая в себе слои деревянных деталей, 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. Технический результат - повышение теплового сопротивления и паропроницаемости.

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.

1. Фанера, содержащая в себе слои лущеного шпона, в том числе внешние слои и внутренние(-ий) 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.

2. Фанера, содержащая в себе фанеру по п.1, отличающаяся тем, что в ней отверстия, упомянутые выше, расположены регулярно, по существу, на одинаковом расстоянии друг от друга.

3. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что в ней внутренняя поверхность упомянутых внешних слоев снабжена рядами борозд.

4. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в ней упомянутый шпон представляет собой лущеный шпон древесины хвойных пород дерева.

5. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в ней упомянутый шпон представляет собой лущеный березовый шпон.

6. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что в ней упомянутые нагели расположены регулярно, по существу, в шахматном порядке.

7. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что в ней упомянутые нагели имеют наклон под углом от 10 до 70° относительно нормали.

8. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что в ней упомянутые нагели выполнены из бука и/или березы.

9. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что в ней упомянутые нагели снабжены продольным рифлением.

10. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что в ней соединение упомянутых слоев дополнительно упрочнено горячим прессованием.

11. Фанера, содержащая в себе фанеру по любому из пп.1-10, отличающаяся тем, что в ней направления волокон в слоях, упомянутых выше, скрещиваются под углом от 30 до 90°.

12. Балка, содержащая в себе слои лущеного шпона, в том числе внешние слои и внутренние(-ий) 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.

13. Балка по п.12, в которой слои упомянутого лущеного шпона расположены концентрически.

14. Балка по п.12, в которой соотношение высоты и длины поперечного сечения составляет 1:1-1,5.