Способ обеспечения влагостойкости конструкций пола (варианты) и конструкция пола, полученная этим способом (варианты)
Изобретение относится к области строительства, в частности к способам обеспечения влагостойкости конструкций пола и к усовершенствованным конструкциям пола, сформированным этими способами. Технический результат изобретения заключается в повышении влагостойкости пола. Способы включают изготовление одной или более влагостойких панелей настила пола и установку панели (панелей) настила пола на конструкцию пола здания. Каждая из панелей настила пола содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный, по меньшей мере, к одной стороне деревянного листового изделия. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 ил.
Настоящее изобретение, по существу, относится к способам создания улучшенных листов настила пола с повышенной влагостойкостью и плоскостностью и к конструкциям пола, образованным такими способами.
Известные способы строительства конструкций пола зданий, таких как жилые дома, содержат шаги, при которых крепят листы настила, например фанеру или ориентированно-стружечную плиту (ОСП), к каркасу пола. Поверх листов настила пола затем крепят материал покрытия пола (паркет, плитку или виниловый настил). Между настилом и материалом покрытия пола могут добавлять влагостойкую подстилку (например, рубероид) для предотвращения миграции воды из полости, имеющейся в полу под настилом пола, в материал покрытия пола, что может повлечь повреждение материалов покрытия пола, например деревянного паркета, а также для предотвращения миграции воды из материала покрытия пола в настил пола и другие конструкции пола, что может привести к повреждению настила и других конструкций пола.
Желательно создать другие способы защиты конструкций пола от воды, а также сами такие конструкции пола, производимые этими способами.
Согласно одному аспекту предлагается способ обеспечения влагостойкости конструкции пола здания. Способ содержит этапы, при которых (а) изготавливают одну или более влагостойкую панель настила пола, при этом каждая панель содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, и (b) устанавливают панель (панели) настила на конструкцию пола здания так, что нетканый мат каждой панели обращен вверх. Каждую панель настила пола изготавливают, подвергая деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала в состоянии стадии "В" воздействию теплоты и давления, достаточному для завершения отверждения связующего в мате и для приклеивания мата к деревянному листовому изделию, при этом мат в состоянии стадии "В" содержит волокна, связанные друг другом связующим, содержащим смолу, которое отверждено лишь частично.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается конструкция пола здания, содержащая множество влагостойких панелей настила пола, прикрепленных к каркасу пола здания в качестве базового слоя. Каждая панель содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию; при этом каждая панель настила пола получена путем воздействия на деревянное листовое изделие и на мат из нетканого материала в состоянии стадии "В" теплоты и давления, достаточных для полного отверждения связующего в мате и для приклеивания мата к деревянному листовому изделию, при этом мат в состоянии стадии "В" содержит волокна, связанные друг с другом связующим на основе смолы, которое отверждено лишь частично. Мат из нетканого материала каждой панели обращен вверх, и поверх нетканых матов базового слоя панелей настила пола прикреплен материал покрытия пола.
Согласно следующему аспекту настоящего изобретения предлагается способ обеспечения влагостойкости конструкции пола здания, содержащий этапы, при которых (а) создают одну или более влагостойкую панель настила пола, при этом каждая панель содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, и (b) устанавливают панель (панели) настила пола на конструкцию пола здания так, что покрытый мат из нетканого материала каждой панели обращен наружу здания.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается конструкция пола здания, содержащая множество влагостойких панелей настила пола, прикрепленных к каркасу пола как основной слой. Каждая панель содержит деревянное листовое изделие, мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, и органическое водонепроницаемое покрытие, приклеенное к мату из нетканого материала, при этом водонепроницаемое покрытие каждой панели обращено вверх. Материал покрытия пола крепится поверх покрытых матов базового слоя панелей настила пола.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предлагается способ обеспечения влагостойкости конструкции пола здания, который содержит этапы, при которых (а) создают одну или более влагостойкую панель настила пола, каждая из которых содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, и (b) устанавливают панель (панели) настила пола на конструкцию пола здания так, что нетканый мат каждой панели обращен вверх. Каждую панель изготавливают путем (1) формирования композитного мата, содержащего (i) мат, сформированный из композиции, содержащей частицы древесины и связующее, при этом мат имеет первую наружную поверхность и вторую наружную поверхность, и (ii) мат из нетканого материала, контактирующий с первой наружной поверхностью мата, сформированного из композиции, и (2) воздействуют на композитный мат теплотой и давлением, достаточными для формирования панели настила пола, содержащей деревянное листовое изделие, имеющее первую наружную поверхность, вторую наружную поверхность и кромки, при этом мат из нетканого материала приклеен к первой наружной поверхности деревянного листового изделия.
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей, где изображено:
на Фиг.1 - результаты испытаний разных свойств четырех типов панелей, содержащих ориентированно-стружечную плиту (ОСП) с разными матами из нетканого материала, а также контрольную ОСП, как поясняется ниже.
на Фиг.2 - сводка результатов по фиг.1.
на Фиг.3 - результаты испытаний на прочность плит ОСП с облицовкой стекловолоконными матами, выполненными с использованием связующего на основе формальдегида фурфурилового спирта (ФФС) с добавлением водоотталкивающего вещества (на чертежах обозначенные как "Улучшенные"). На чертеже также показаны сравнительные результаты для контрольных плит ОСП ("Контроль"). Кроме того, для каждого теста на чертежах показаны минимальные стандартные величины ("Стандарт") согласно Канадской ассоциации стандартов (КАС) для каждого теста.
на Фиг.4 - результаты испытаний на влагостойкость плит ОСП с облицовкой стекловолоконными матами, выполненными с использованием связующего на основе ФФС и водоотталкивающего вещества ("Улучшенные"). На чертежах также показаны сравнительные результаты для контрольных плит ОСП ("Контроль"). Кроме того, для каждого теста на чертежах показаны минимальные стандартные величины ("Стандарт") согласно Канадской ассоциации стандартов (КАС) для каждого теста.
на Фиг.5 - результаты испытаний на прочность плит ОСП с облицовкой стекловолоконными матами, выполненными с использованием связующего на основе фенолформальдегида (ФФ) ("Улучшенные"). На чертеже также показаны сравнительные контрольные и стандартные величины, перечисленные на фиг.3.
на Фиг.6 - результаты испытаний на влагостойкость плит ОСП с облицовкой стекловолоконными матами, выполненными с использованием связующего на основе ФФ ("Улучшенные"). На чертеже также показаны сравнительные контрольные и стандартные величины, перечисленные на фиг.4.
на Фиг.7 - результаты испытаний на прочность плит ОСП с облицовкой матами из полиэфирного нетканого материала из расплава, выполненными с использованием связующего на основе ФФ ("Улучшенные"). На чертеже также показаны сравнительные контрольные и стандартные величины, перечисленные на фиг.3.
на Фиг.8 - результаты испытаний на влагостойкость плит ОСП с облицовкой матами из полиэфирного нетканого материала из расплава, выполненными с использованием связующего на основе ФФ ("Улучшенные"). На чертеже также показаны сравнительные контрольные и стандартные величины, перечисленные на фиг.4.
на Фиг.9 - результаты испытаний на прочность плит ОСП с облицовкой стеклянными матами, выполненными с использованием связующего на основе ФФС ("Улучшенные"). На чертеже также показаны сравнительные контрольные и стандартные величины, перечисленные на фиг.3.
на Фиг.10 - результаты испытания на влагостойкость плит ОСП с облицовкой стеклянными матами, выполненными с использованием связующего на основе ФФС. На чертеже также показаны сравнительные контрольные и стандартные величины, перечисленные на фиг.4.
Настоящее изобретение относится к способам обеспечения влагостойкости конструкций пола, а также к усовершенствованным конструкциям пола, полученным этими способами.
По существу, способы содержат этапы, на которых создают одну или более влагостойкую панель настила/подстилки пола и устанавливают панель (панели) на конструкцию пола здания. Каждая из панелей настила пола содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный по меньшей мере к одной стороне деревянного листового изделия. Как поясняется ниже, маты из нетканого материала на панелях настила пола обеспечивают влагостойкость панелей настила и, следовательно, конструкций пола и здания, в котором они установлены. То есть маты из нетканого материала обеспечивают влагостойкость деревянных листовых изделий самих панелей настила пола, а влагостойкие панели настила пола защищают от воды остальную часть конструкции пола (включая материал покрытия пола, каркас пола и пр.), препятствуя миграции воды (например, сверху под панели настила пола и снизу поверх панелей настила пола). В некоторых вариантах панели настила пола могут содержать мат из нетканого материала, приклеенный к двум сторонам деревянного листового изделия (например, к противоположным наружным поверхностям деревянного листового изделия).
Пол здания можно защитить от воды, изготовив одну или более влагостойкие панели настила пола и установив панель (панели) настила пола на конструкцию пола здания так, чтобы мат из нетканого материала каждой панели был обращен вверх (т.е. к потолку комнаты, в которой расположена конструкция пола). Конструкция пола здания может содержать, например, каркас или другую конструкцию пола, а установка панелей настила пола может включать крепление этих панелей к каркасу конструкции пола. В некоторых вариантах панели настила пола могут содержать мат из нетканого материала, приклеенный к обеим наружным поверхностям деревянного листового изделия так, чтобы один мат был обращен вверх к потолку, а другой - вниз. Второй нетканый мат может использоваться, например, для обеспечения дополнительной влагостойкости от источников воды, проходящих внутри конструкции пола (например, водопроводных труб).
Способы обеспечения влагостойкости конструкций пола далее могут включать этапы, при которых на мат или поверх мата из нетканого материала панели (панелей) настила крепят или устанавливают материал покрытия пола. Материалом покрытия пола может быть материал любого типа, например плитка, деревянный паркет, пробковый настил, ковровое покрытие и пр.
Каждая из панелей настила пола обычно содержит две наружные поверхности, и на одной из наружных поверхностей имеется по меньшей мере один мат из нетканого материала. Каждая панель настила пола может содержать внешние кромки. Внешние кромки панелей настила пола могут содержать самоклеящуюся ленту, закрытую одной или более полосой, которая может сниматься с этой самоклеящейся ленты. Панели настила пола для монтажа могут также иметь шпунтованные кромки. Например, панели могут иметь шип на первой внешней кромке и соответствующий шпунт на второй, противоположной внешней кромке так, чтобы иметь возможность соединить множество панелей, стыкуя шипы и шпунты смежных панелей. В таких вариантах по меньшей мере один мат и деревянное листовое изделие обычно выполняют примыкающими друг к другу на наружных кромках панели настила пола (т.е. внешние кромки мата и деревянного листового изделия примыкают друг к другу). В некоторых вариантах, однако, внешние кромки деревянного листового изделия и по меньшей мере одного мата из нетканого материала не примыкают друг к другу. Например, по меньшей мере один мат из нетканого материала каждой панели настила пола может содержать налагающийся участок, заходящий за одну или более кромку деревянного листового изделия, к которому этот мат приклеен. Такой налагающийся участок может содержать клей, чувствительный к давлению.
При установке панелей настила пола с чувствительным к давлению клеем съемную полоску или полоски самоклеящейся ленты одной из панелей настила пола можно удалить, и эту панель соединить с конструкцией пола или с другой панелью настила пола (или с самоклеящейся лентой на другой панели) для формирования шва. При установке панели (панелей) настила пола с налагающимся участком нетканого мата, снабженным чувствительным к давлению клеем, налагающийся участок одной из панелей настила можно приклеивать к конструкции пола или к другой панели настила для получения шва. Шов между смежными панелями настила пола или между панелью настила пола и конструкцией пола можно формировать, используя уплотняющий материал, например эпоксидную смолу, мастику или уплотняющий состав.
В некоторых вариантах способы могут содержать этапы, при которых получают влагостойкую панель (панели) настила пола, и устанавливают эту панель (панели) на конструкцию пола. То есть в таких вариантах никакой другой защиты от воды (такой как рубероид или изоляционный материал Tyvek®) конструкции пола не применяется. В некоторых из этих вариантов этап установки панели (панелей) настила пола может включать этап, при котором формируют шов между кромками соседних панелей настила пола и/или формируют шов между кромками панелей настила пола или конструкцией пола (например, каркасом пола); однако в других из этих вариантов этап установки панели (панелей) настила пола может не включать этап, при котором формируют шов между панелями настила пола.
Конструкции пола, полученные этими способами, по существу содержат множество влагостойких панелей настила пола, прикрепленных к каркасу пола здания в качестве базового слоя. Как пояснялось выше, каждая панель содержит деревянное листовое изделие и по меньшей мере один мат из нетканого материала, приклеенный к наружной поверхности деревянного листового изделия. Этот по меньшей мере один мат из нетканого материала обращен вверх. Конструкция пола также содержит материал покрытия пола (например, плитку, паркет, пробковое покрытие и пр.), прикрепленный поверх матов из нетканого материала основного слоя панелей настила пола.
Деревянные листовые изделия, используемые для формирования панелей настила пола, могут быть деревянными изделиями любого типа, включая, помимо прочего, древесно-стружечную плиту, плиту из прессованных опилок, ориентированно-стружечную плиту (ОСП), фанеру и твердую древесно-волокнистую плиту.
Маты из нетканого материала, используемые для изготовления панелей настила пола, содержат волокна, связанные друг с другом связующим. В некоторых вариантах маты из нетканого материала могут состоять из волокон и связующего, в других вариантах маты из нетканого материала могут содержать дополнительные присадки, такие как пигменты, краски, антипирены, водонепроницаемые агенты и/или другие добавки. К влагостойким (т.е. водоотталкивающим) агентам могут относиться, помимо прочего, стеарилированный меламин, фторуглероды, воск, асфальт, органический силикон, резина и поливинилхлорид.
Волокна матов из нетканого материала могут содержать стекловолокно, полиэфирные волокна (например, полиэфирные волокна, полученные фильерным способом), волокна из полиэтилентерефталата (ПЭТ), синтетические волокна других типов (например, нейлон полипропилен и пр.), углеродные волокна, керамические волокна, металлические волокна или их смеси. Волокна в матах из нетканого материала могут состоять полностью из волокон указанного выше типа, либо могут содержать один или более из указанных выше типов волокон вместе с волокнами других типов, таких как, например, волокна целлюлозы или волокна производных целлюлозы. Мат из нетканого материала также можно армировать внутри или на поверхности параллельными нитями, диагональными или коробчатыми армирующими элементами. Эти дополнительные армирующие элементы могут быть выполнены из стекловолоконной пряжи или непрерывных пластиковых или металлических нитей.
Волокна могут иметь разный диаметр и длину в зависимости от прочностных и других характеристик, которые следует получить от мата. При использовании полиэфирных волокон предпочтительно, чтобы большая часть волокон имела размер 3-5 денье. При использовании стекловолокна предпочтительно, чтобы диаметр волокон составлял 6-23 мкм, более предпочтительно 10-19 мкм, еще более предпочтительно 11-16 мкм. Стекловолокно может быть получено из стекла любого типа, включая тип Е, тип С, тип Т, тип S и любые другие типы стекла с хорошими характеристиками прочности и долговечности в присутствии влаги.
Для связывания волокон друг с другом можно применять различные виды связующего. Обычно выбирают такое связующее, которое может помещаться в водный раствор или эмульсию латекса и которое является растворимым в воде. Как более подробно поясняется ниже, связующие могут быть полностью отверждены при формировании матов из нетканого материала или могут относиться к стадии "В" (т.е. частично отверждены). Когда в мате из нетканого материала используется связующее в состоянии стадии "В", это связующее предпочтительно хорошо связывается с деревом. К примерам связующих в состоянии стадии "В", которые можно использовать для матов из нетканого материала, относятся, помимо прочего, смола на основе фурфурилового спирта, фенолформальдегидная смола, меламинформальдегидная смола и их смеси. Когда маты сформированы полностью (т.е. связующее не находится в состоянии стадии "В"), связующие могут включать, помимо прочего, мочевиноформальдегидные смолы, меламинформальдегид, фенолформальдегид, акриловые смолы, поливинилацетат, эпоксидные смолы, поливиниловый спирт или их смеси. Связующие также можно выбирать так, чтобы они не по существу содержали формальдегид (т.е. количество формальдегида несущественно, но он может присутствовать как примесь в ничтожных количествах). К связующим, которые можно использовать для создания не содержащих формальдегида матов из нетканого материала, помимо прочего, относятся поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоза, лигносульфонаты, метилцеллюлоза или их смеси. Связующее мата из нетканого материала может содержать известные поглотители формальдегида. Использование поглотителей формальдегида в связующем резко замедляет измеримую скорость выделения формальдегида из изделия.
Аналогично, связующее для нетканого материала может содержать противомикробные добавки. К примерам подходящих противомикробных препаратов относятся цинка 2-пиримидинетиол-1-оксид; 1-[2-(3,5-дихлорфенил)-4-пропил-[1,3]диоксолан-2-илметил]-1Н-[1,2,4]триазол; 4,5-дихлор-2-октил-изотиазолидин-3-он; 2-октил-изотиазолидин-3-он; 5-хлор-2-(2,4-дихлорфенокси)-фено-1,2-тиазол-4-ил-1Н-бензоимидазол; 1-(4-хлорфенил)-4,4-диметил-3-[1,2,4]триазол-4-илметил-пентан-3-ол; 10,10' оксибисфеноксарзин; 1-(дийодметансульфонил)-4-метил-бензол и их смеси. При инкапсулировании или покрытии двух поверхностей деревянной панели настила противомикробными слоями все изделие становится более стойким к плесени и милдью. Эти покрытия также могут содержать такие добавки, как бораты, которые защищают от термитов и других насекомых и обеспечивают дополнительную защиту от пожара.
Маты из нетканого материала можно изготавливать с меняющимся соотношением количества волокна к связующему. Например, в матах стадии "В" предпочтительно, чтобы маты содержали около 25-75 вес.% волокон и около 15-75 вес.% связующего, более предпочтительно 30-60 вес.% волокон и 40-70 вес.% связующего. Маты, изготовленные на связующем, не содержащем формальдегида, предпочтительно содержат около 93-99,5 вес.% волокон и около 0,5-4 вес.% связующего. Однако для матов стадии "В", матов, не содержащих формальдегид, и матов, не относящихся к стадии "В", и для других матов можно использовать и другие соотношения волокон и связующего.
Маты из нетканого материала также могут иметь переменную толщину. Типичная толщина матов составляет от 0,020 до 0,125 дюйма (около 0,5-3,17 мм), хотя можно использовать и более тонкие и более толстые маты.
Маты из нетканого материала далее могут содержать покрытие, придающее им влагостойкость (или водонепроницаемость), огнестойкость, устойчивость к насекомым, устойчивость к плесени, придающее гладкость поверхности, повышающее или понижающее коэффициент трения поверхности, требуемую эстетику и/или другие свойства поверхности. К покрытиям, которые могут использоваться для влагостойкости, относятся органические влагостойкие покрытия, такие как асфальт, органический силикон, резина и поливинилхлорид. Покрытия предпочтительно находятся на наружной стороне матов (т.е. на той стороне, которая не приклеена к деревянному листовому изделию).
Для создания матов можно использовать любой способ изготовления матов из нетканого материала. Процесс изготовления матов из нетканого материала хорошо известен. Способы изготовления стекловолоконных нетканых матов описаны в патентах США №№4112174, 4681802 и 4810576, все содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылки.
Один способ изготовления матов из нетканого материала, который может использоваться, заключается в формировании разбавленной водной суспензии волокон и нанесении этой суспензии на наклонное движущееся проволочное сито для удаления из суспензии воды и формирования влажного нетканого волокнистого мата, при этом операция проводится на станках, например, Hydroformer™, производимых компанией Voith-Sulzer, из Appleton, Wis., или на станках Deltaformer™, производимых компанией Valmet/Sandy Hill из Glenns Falls, N.Y. После того как из волокнистой суспензии будет сформировано полотно, влажный несвязанный мат переносят на второе подвижное сито, установленное на посту нанесения связующего, где на мат подают связующее в водном растворе. Водный раствор связующего предпочтительно наносят методом полива или методом погружения и отжима. Избыток связующего удаляют, и влажный мат переносят на транспортер, который движется в конвективной печи, где несвязанный влажный мат высушивается и отверждается, связывая волокна мата друг с другом. Мат может отверждаться полностью либо отверждаться только до стадии "В". В сушильной и отверждающей печи мат нагревается до температуры 350°F (около 176,7°С), но эта величина может меняться от 210°F (около 98,8°С) до любой высокой температуры, которая не приведет к разрушению связующего или, если необходимо получить отверждение стадии "В", до любой высокой температуры, которая не приведет к отверждению связующего выше параметров, характерных для этой стадии. Время обработки при таких температурах обычно не превышает 1-2 мин и часто бывает меньше 40 с. При отверждении связующего до стадии "В", чем ниже температура, применяемая для отверждения, тем больше нужно времени для достижения отверждения стадии "В", хотя обычно температуру выбирают так, чтобы связующее достигло стадии "В" не больше, чем через несколько секунд.
Панели настила пола могут формироваться из матов из нетканого материала и деревянных листовых изделий путем крепления мата из нетканого материала к наружной поверхности деревянного листового изделия. Мат из нетканого материала может крепиться к деревянному листовому изделию либо после завершения, либо во время изготовления деревянного листового изделия. При использовании готового деревянного листового изделия и мата из нетканого материала, который полностью отвержден (т.е, когда мат не находится в состоянии стадии "В"), для склеивания готового деревянного листового изделия и мата из нетканого материала можно применять клей, прилагая давление и температуру, достаточные для отверждения клея. При использовании готового деревянного листового изделия и мата из нетканого материала в состоянии стадии "В" готовое деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, связующее в котором находится в состоянии стадии "В", приводят в контакт друг с другом и подвергают воздействию давления и теплоты, достаточных для склеивания мата и деревянного листового изделия и для окончательного отверждения связующего в мате из нетканого материала.
Панели настила пола также могут формироваться во время изготовления деревянных листовых изделий, таких как ОСП, которые содержат древесные частицы и связующее, отверждаемое при повышенных температуре и давлении. Во время формирования такого деревянного листового изделия композицию, содержащую смесь древесных частиц и связующего, формуют в ориентированный или не ориентированный мат, на который затем воздействуют теплотой и давлением, достаточными для отверждения связующего и формирования готового деревянного листового изделия. Частицы могут иметь любую форму, включая, помимо прочего, стружку, щепу, волокна, хлопья, брикеты, нити и их комбинации. Связующее, используемое для соединения древесных частиц друг с другом, может быть любым связующим, которое соединяет частицы друг с другом для формирования деревянного листового изделия, при воздействии теплоты и давления, включая, например, фенолформальдегидную смолу, смолу из формальдегидмочевины, меламинформальдегидную смолу и т.п.
Для формирования панели настила пола во время изготовления деревянного листового изделия (а не после завершения изготовления деревянного листового изделия) формируют композитный мат, используя по меньшей мере один мат из нетканого материала и композицию, содержащую древесные частицы и связующее. Композитный мат содержит (1) мат, сформированный из этой композиции, имеющий первую наружную поверхность и вторую наружную поверхность, и (2) мат из нетканого материала, контактирующий с первой наружной поверхностью мата, сформированного из этой композиции. Если для получения композитного мата вместе с композицией используются два мата из нетканого материала, такой композитный мат может содержать (1) мат, сформированный из композиции и имеющий первую наружную поверхность и вторую наружную поверхность, (2) первый мат из нетканого материала, контактирующий с первой наружной поверхностью мата, выполненного из композиции, и (3) второй мат из нетканого материала, контактирующий со второй наружной поверхностью мата, выполненного из композиции. Композитный мат может быть сформирован путем формирования мата из композиции и затем путем приведения в контакт по меньшей мере одного мата из нетканого материала с одной из наружных поверхностей мата, сформированного из композиции, либо композитный мат можно формировать путем формирования мата из композиции, когда композиция контактирует с по меньшей мере одним матом из нетканого материала так, что мат из нетканого материала находится в контакте с наружной поверхностью полученного мата, сформированного из композиции. После формирования композитный мат подвергают воздействию теплоты и давления, достаточных для формирования панели настила пола, содержащей деревянное листовое изделие, имеющее первую наружную поверхность, вторую наружную поверхность и кромки (выполненные из мата, полученного из композиции), и мат или маты из нетканого материала, приклеенные к наружной поверхности или наружным поверхностям деревянного листового изделия. То есть композитный мат подвергают воздействию теплоты и давления, достаточных для формирования готового/отвержденного деревянного листового изделия из мата, сформированного из композиции, а также для приклеивания к нему мата из нетканого материала. Таким образом, используется только одна операция воздействия теплотой и давлением, вместо того чтобы формировать деревянное листовое изделие, используя одну операцию воздействия теплотой и давлением, а затем второй раз воздействовать теплотой и давлением для приклеивания мата из нетканого материала к деревянному листовому изделию. Время прессования, температура и давление, используемые для формирования стеновой панели обшивки, могут меняться в зависимости от требуемой толщины и плотности панели, используемого связующего и от других переменных.
Когда панель настила пола формируется с использованием однократного воздействия на композитный мат теплотой и давлением, то для формирования такой панели настила можно использовать маты из нетканого материала в состоянии стадии "В" или полностью отвержденные маты из нетканого материала. Когда в композитном мате используется мат из нетканого материала в состоянии стадии "В", обычно не требуется дополнительного клея или связующего для приклеивания мата из нетканого материала к деревянному листовому изделию во время однократного воздействия теплотой и давлением (хотя такие дополнительные клей или связующее могут при желании применяться); теплота и давление, которые воздействуют на композитный мат, достаточны для полного отверждения связующего в мате из нетканого материала, находящегося в состоянии стадии "В", и для приклеивания мата из нетканого материала к деревянному листовому изделию. Когда используется полностью отвержденный мат из нетканого материала (т.е., когда мат из нетканого материала находится не в состоянии стадии "В"), можно использовать дополнительный клей или связующее для приклеивания мата из нетканого материала к деревянному листовому изделию, которое формируется при однократном воздействии теплоты и давления; при этом теплота и давление, которые воздействуют на композитный мат, достаточны для завершения отверждения этого дополнительного клея или связующего и приклеивания мата из нетканого материала к готовому деревянному листовому изделию. Такие дополнительные клей или связующее могут добавляться между матом, формируемым из композиции (т.е. матом, содержащим древесные частицы и связующее), и матом из нетканого материала; они могут добавляться в композицию до формирования из нее мата, или они могут добавляться в мат из нетканого материала.
Способы изготовления матов из нетканого материала в состоянии стадии "В" описаны в патентах США №5837520, 6331339 и 6303207 и в опубликованной заявке на патент США №2001/0021448, содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылки. Способы изготовления нетканых матов с использованием связующих, не содержащих формальдегид, а также древесные ламинаты, в которых используются такие маты, описаны в опубликованной заявке на патент США №2003/0008586, содержание которой включено в настоящее описание в качестве ссылки.
Маты из нетканого материала, предназначенные для использования в панелях настила пола, выбирают так, чтобы они обеспечивали влагостойкость панелей. В настоящем описании термины "влагостойкость" панели настила пола и "влагостойкая" панель настила пола означают, что влагостойкость панели превышает (1) влагостойкость деревянного листового изделия одной только панели настила пола (т.е. без одного или более мата из нетканого материала, приклеенного к деревянному листовому изделию), и/или (2) влагостойкость деревянного листового изделия того же типа, используемого в панели настила, размер которой сравним с размером готовой панели настила пола (т.е. того же размера, что и панель настила пола). Такая влагостойкость может быть придана панелям настила пола разными способами, например, (1) за счет связующего в нетканом мате, (2) покрытием водоотталкивающим агентом (или водонепроницаемым покрытием) на нетканом мате, (3) водоотталкивающим агентом (или водонепроницаемым агентом), добавленным в связующее при формировании нетканого мата, и/или (4) путем добавки водоотталкивающих (или водонепроницаемых) волокон (например, полиэфирных волокон) в нетканый мат. Можно использовать и другие способы придания панелям настила пола водоотталкивающих свойств. Придание влагостойкости панелям настила пола также может добавить или улучшить свойства сопротивляемости плесени и милдью в панелях настила пола.
Кроме того, маты из нетканого материала могут повышать прочность (т.е. сопротивление изгибу), стабильность размеров и/или огнестойкость панелей настила пола по сравнению с панелями, состоящими только из деревянных листовых изделий. То есть мат(ы) из нетканого материала можно выбирать так, чтобы одно или более из свойств панели настила пола имело более высокие характеристики по сравнению с деревянным листовым изделием панели обшивки пола без одного или более нетканого мата, приклеенного к деревянному листовому изделию.
Более того, маты из нетканого материала, предназначенные для использования в панелях настила пола, можно выбирать так, чтобы они обеспечивали увеличенную прочность (например, прочность при изгибе или сопротивление прокалыванию), увеличенную стабильность размеров, повышенную стойкость к плесени, повышенную огнестойкость и/или уменьшенный вес панелей настила пола по сравнению с деревянным листовым изделием того же типа, используемого для панелей настила пола, и имеющим размеры, сравнимые с размерами готовой панели настила пола (т.е. по сравнению с деревянным листовым изделием того же размера, что и панель настила пола).
Далее, увеличенная жесткость нового настила пола с верхней и нижней оболочками из нетканого материала позволяет увеличить интервал при сохранении плоскостности пола, способного нести нагрузку, без проявления волнистости. Напряженные оболочки также снижают величину разбухания, которое возникает при наличии физических ограничений на кромках. Это позволяет устранить проблему, общую для наружных ОСП, где негерметизированные или обрезанные кромки впитывают влагу и разбухают, создавая неровную и визуально неприемлемую поверхность пола.
Кроме того, покрытие одной или обеих сторон деревянного настила пола нетканой оболочкой, состоящей в основном из неорганических волокон, повышает огнестойкость и препятствует распространению пламени. Дополнительными преимуществами, которые создают нетканые оболочки, прикрепленные к деревянным панелям настила, являются отсутствие шелушения и пыли. Панель настила с прикрепленной к ней с двух сторон оболочкой считается не подверженной шелушению по сравнению со стандартной ОСП.
Отделку верхней и нижней поверхностей таких панелей настила пола можно существенно менять, выбирая различные нетканые отделочные материалы. Для получения гладкой поверхности обычно ОСП шлифуют, тогда как оболочка из нетканого стекловолоконного мата в стадии "В" образует гладкую поверхность без шлифования.
ПРИМЕР
Настоящее изобретение будет далее описано со ссылкой на иллюстративный пример, не являющийся ограничивающим.
Были изготовлены разные типы тестовых плит, подвергшиеся испытаниям для измерения их прочности и влагостойкости. Коротко говоря, тестовые плиты содержали ориентированно-стружечную плиту с матами из нетканого материала, приклеенными к обеим наружным поверхностям плиты. Ориентированно-стружечная плита (ОСП) без матов из нетканого материала использовалась как контрольный образец и испытывалась по тем же параметрам, что и тестовые плиты.
А. Плиты
Испытывались следующие типы плит, при этом в скобках после описания типа плиты указано количество изготовленных плит:
(1) ОСП с облицовкой стекловолоконными матами, изготовленными с использованием формальдегида фурфурилового спирта (изготовлено 3 плиты);
(2) ОСП с облицовкой стекловолоконными матами, изготовленными с использованием формальдегида фурфурилового спирта и с добавкой в связующее стеарилированного водоотталкивающего агента (изготовлено 2 плиты);
(3) ОСП с облицовкой стекловолоконными матами, изготовленными с использованием фенолформальдегидного связующего (изготовлено 2 плиты);
(4) ОСП с облицовкой матами из полиэфирного волокна, полученного фильерным способом с фенолформальдегидным связующим (изготовлено 2 плиты);
(5) ОСП без облицовки неткаными матами (т.е. контроль) (изготовлено 2 плиты).
Нетканые маты стадии "В", использованные для плит, формировались с использованием обычного процесса влажной выкладки. Плотность стеклянных матов, использованных в тестовых образцах, составляла 6 фунтов на 100 кв. футов (около 0,293 кг/м2), при этом маты содержали около 60% связующего и 40% волокон. Для матов использовались волокна, изготовленные из стекла Е со средним диаметром 16 мкм и средней длиной 1 дюйм (25,4 мм). Стеклянные маты, в которых в связующее добавлялся стеарилированный водоотталкивающий агент, содержали около 40% волокон, 56% связующего и 4% водоотталкивающего агента. Плотность матов из полиэфирных волокон, полученных фильерным способом, составляла
120 г/м2, и фенолформальдегидное связующее добавлялось в количестве 3 фунта на 100 кв.футов (около 0,147 г/м2). Полиэфирные волокна, использованные в таких матах, имели плотность около 4 денье на фут (0,3048 м).
Тестовые плиты и ориентированно-стружечные контрольные плиты изготавливались с использованием формовочного короба размером 34×34 дюйма (863,6×863,6 мм). Для формирования контрольных ОСП композицию из древесной стружки и связующего вручную формировали в маты с использованием формовочного короба. Для получения тестовых плит композицию из древесной стружки, связующего и нетканых матов в стадии "В" вручную формировали в композитные маты, использую формовочный короб так, что мат, сформированный из композиции, размещался между двумя неткаными матами. Вручную сформированные маты затем прессовались по обычному циклу прессования, применяемому для изготовления ОСП. Все параметры были основаны на типичных коммерческих значениях для ОСП и показаны в таблице ниже.
| Заданные размеры, дюймы (мм) | 28×28х0,437 (711,2×711,2×11,099) |
| Заданная плотность, фунтов на куб.фут (кг/м3) | 39,0 (624,72) |
| Конструкция мата | Ориентированная, отношение поверхностного слоя к внутреннему слою - 50/50 |
| Тип смолы | Поверхностный слой: жидкий фенолформальдегид |
| Внутренний слой: изоцианатная смола (MDI) | |
| Тип воска | Сырой парафин 1% твердых веществ |
| Температура прессования, °F (°C) | 400 (204,44) |
Панели прессовались до заданной толщины 0,437 дюйма (11,099 мм). Панели прессовались около 150 с при температуре прессования 400°F (204,44°С). Полученные плиты обрезались до размера 28×28 дюймов (711, 2×711, 2 мм).
В. Измерения
В тестовых плитах каждого типа и в контрольной плите для оценки прочности и влагостойкости измерялись следующие параметры (в скобках после описания теста указано количество образцов на плиту):
(1) предел прочности при изгибе (ППИ) в параллельном направлении ОСП (ППИ Пар) в фунтах на кв. дюйм (испытывалось 3 образца на плиту);
(2) предел прочности при изгибе (ППИ) в перпендикулярном направлении ОСП (ППИ Пер) в фунтах на кв. дюйм (испытывалось 3 образца на плиту);
(3) модуль упругости (МУ) в параллельном направлении ОСП (МУ Пар) в фунтах на кв. дюйм (3 образца на плиту);
(4) модуль упругости (МУ) в перпендикулярном направлении ОСП (МУ Пер) в фунтах на кв. дюйм (3 образца на плиту);
(5) внутренняя связь в фунтах на кв. дюйм (6 образцов на плиту);
(6) долговечность связи в параллельном направлении ОСП, измеренная как предел прочности при изгибе через 2 часа кипячения плиты, в фунтах на кв. дюйм (3 образца на плиту);
(7) долговечность связи в перпендикулярном направлении ОСП, измеренная как предел прочности при изгибе через 2 часа кипячения плиты, в фунтах на кв. дюйм (3 образца на плиту);
(8) разбухание по толщине через 24 часа вымачивания образца плиты в воде в процентах (2 образца на плиту);
(9) поглощение воды через 24 часа вымачивания образца в воде в процентах (2 образца на плиту);
(10) линейное удлинение в параллельном направлении ОСП от сухого состояния после печи для насыщения с использованием пропитки в вакууме в процентах (2 образца на плиту);
(11) линейное удлинение в перпендикулярном направлении ОСП от сухого состояния после печи для насыщения с использованием пропитки в вакууме в процентах (2 образца на плиту);
(12) пропускание водяного пара в пермах (единица проницаемости) (2 образца на плиту).
Каждый из параметров (1)-(11), перечисленных выше, оценивался по стандарту испытаний 0437.1-93 Канадской ассоциации стандартов. Пропускание водяного пара (параметр (12), указанный выше) измерялось по стандартной методике Е96 Американского общества по испытанию материалов (ASTM).
С. Результаты
Результаты измерений параметров для различных плит показаны на фиг.1, где приведены результаты испытаний, среднеквадратичное отклонение тестов и указание, улучшились ли показатели для каждого типа плит по сравнению с контрольным образцом (т.е. базовым значением для ОСП) на статистически значимом уровне (т.е. с уровнем уверенности в 95%), используя Т-тест Студента (указания даны как "Да" или "Нет"). На фиг.1 для предела прочности при изгибе (ППИ) и для модуля упругости (МУ) также указано, было ли уменьшение разброса между результатами для каждого типа плит и результатами для контрольных образцов (т.е. базовым значением для ОСП) статистически значимым с уровнем уверенности 95%, используя тест по критерию хи-квадрат (в форме "Да" и "Нет", при этом "Да" указывает на то, что разброс результатов испытаний уменьшился на статистически значимом уровне по сравнению с разбросом в контрольных плитах ОСП). Наконец, на фиг.1 также перечислены некоторые минимальные значения стандарта Канадской ассоциации стандартов для ОСП.
Результаты иллюстрируют повышенную прочность и влагостойкость тестовых плит. На фиг.2 представлены результаты, показывающие статистически значимые улучшения прочности в перпендикулярном направлении и влагостойкости в тестовых плитах по сравнению с контрольной ОСП.
На фиг.3-10 показаны результаты испытаний плит на прочность и влагостойкость. Описания тестов, выделенные полужирным шрифтом, показывают те тесты, в которых перечисленные тестовые плиты имели статистически значимое отличие от контрольных плит с уровнем уверенности 95%.
Хотя настоящее изобретение было описано подробно и со ссылками на конкретные варианты, специалистам очевидно, что в него можно внести различные изменения и модификации, не выходящие за пределы сути и объема изобретения.
1. Способ обеспечения влагостойкости конструкции пола здания, включающий этапы, на которых
(a) создают одну или более влагостойкие панели настила пола, при этом каждая панель содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, в котором каждую панель изготавливают путем воздействия на деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала в состоянии стадии "В" теплотой и давлением, достаточными для отверждения связующего в мате и для приклеивания мата к деревянному листовому изделию, при этом мат в состоянии стадии "В" содержит волокна, связанные друг с другом связующим на основе смолы, которое отверждено лишь частично;
(b) устанавливают панель (панели) настила пола на конструкцию пола здания так, что нетканый мат каждой панели обращен вверх.
2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, при котором поверх нетканого мата(матов) панели(панелей) настила пола устанавливают материал покрытия пола.
3. Способ по п.1, в котором волокна являются стекловолокном, а мат является стекловолоконным нетканым матом.
4. Способ по п.1, в котором волокна являются полиэфирными волокнами, а мат является нетканым матом из полиэфирных волокон.
5. Способ по п.1, в котором деревянное листовое изделие выбирают из группы, содержащей ОСП, древесно-стружечную плиту, древесно-волокнистую плиту, фанеру и твердую древесно-волокнистую плиту.
6. Способ по п.1, в котором связующее на основе смолы выбирают из группы, содержащей смолу на основе фурфурилового спирта, смолу на основе фенолформальдегида, смолу на основе меламинформальдегида, и их смеси.
7. Способ по п.1, в котором каждая из панелей настила пола далее содержит второй мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию так, чтобы второй мат из нетканого материала был обращен вниз, когда панели настила пола установлены на конструкцию пола, причем каждую панель изготавливают путем воздействия на деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала в состоянии стадии "В" теплотой и давлением, достаточными для полного отверждения связующего в мате и для приклеивания мата к деревянному листовому изделию, при этом мат в состоянии стадии "В" содержит волокна, связанные друг с другом связующим на основе смолы, которая отверждена лишь частично.
8. Способ по п.1, дополнительно включающий этап, в котором поверх матов из нетканого материала панелей настила пола устанавливают материал покрытия пола.
9. Конструкция пола здания, содержащая
(1) множество влагостойких панелей настила пола, прикрепленных к стропильной ферме здания в качестве базового слоя, при этом каждая панель содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, причем каждая панель изготовлена путем воздействия на деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала в состоянии стадии "В" теплотой и давлением, достаточными для полного отверждения связующего в мате и для приклеивания мата к деревянному листовому изделию, при этом мат в состоянии стадии "В" содержит волокна, связанные друг с другом связующим на основе смолы, которая отверждена лишь частично, а нетканый мат каждой панели обращен вверх, и (2) материал покрытия пола, прикрепленный поверх матов из нетканого материала основного слоя панелей настила пола.
10. Способ обеспечения влагостойкости конструкции пола здания, в котором
(a) создают одну или более влагостойкие панели настила пола, при этом каждая панель содержит деревянное листовое изделие; мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, и органическое водонепроницаемое покрытие, приклеенное к мату из нетканого материала; и
(b) устанавливают панель (панели) настила пола на конструкцию пола здания так, что мат из нетканого материала с нанесенным покрытием обращен вверх.
11. Способ по п.10, в котором мат из нетканого материала выбирают из группы, содержащей нетканый мат из стекловолокна и нетканый мат из полиэфирных волокон.
12. Способ по п.10, также содержащий этап, в котором поверх нетканого мата (матов) с нанесенным на них покрытием панели (панелей) настила пола устанавливают материал покрытия пола.
13. Способ по п.10, в котором деревянное листовое изделие выбирают из группы, содержащей ОСП, древесно-стружечную плиту, древесно-волокнистую плиту, фанеру и твердую древесно-волокнистую плиту.
14. Способ по п.10, в котором мат содержит нетканый мат из стекловолокна, и одна или более из панелей настила пола изготовлена путем воздействия на деревянное листовое изделие и на мат из нетканого материала в состоянии стадии "В" теплотой и давлением, достаточными для завершения отверждения связующего в мате и для приклеивания мата к деревянному листовому изделию, при этом мат в состоянии стадии "В" содержит волокна, связанные друг с другом связующим на основе смолы, которое отверждено лишь частично.
15. Способ по п.14, в котором связующее на основе смолы выбирают из группы, содержащей смолу на основе фурфурилового спирта, смолу на основе фенолформальдегида, смолу на основе меламинформальдегида, и их смеси.
16. Способ по п.10, в котором мат содержит стекловолоконный нетканый мат, содержащий стекловолокно, связанное связующим, несодержащим формальдегида.
17. Способ по п.10, в котором органическое водонепроницаемое покрытие выбирают из группы, содержащей асфальт, органический силикон, резину и поливинилхлорид.
18. Способ по п.10, в котором каждая из панелей настила пола далее содержит второй мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию так, чтобы второй мат из нетканого материала был обращен вниз, когда панели настила пола установлены на конструкцию пола.
19. Конструкция пола здания, содержащая множество влагостойких стеновых панелей настила, прикрепленных к каркасу пола здания в качестве базового слоя, при этом каждая панель содержит деревянное листовое изделие, мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, и органическое водонепроницаемое покрытие, приклеенное к мату из нетканого материала, причем водонепроницаемое покрытие каждой панели обращено вверх, и материал покрытия пола, прикрепленный поверх матов из нетканого материала базового слоя панелей настила пола с нанесенным на них покрытием.
20. Способ обеспечения влагостойкости внутренней стеновой конструкции здания, в котором
(a) изготавливают одну или более влагостойкие панели настила пола, при этом каждая панель содержит деревянное листовое изделие и мат из нетканого материала, приклеенный к деревянному листовому изделию, где каждую панель изготавливают путем
(1) формирования композитного мата, содержащего
(i) мат, сформированный из композиции, содержащей древесные частицы и связующее, при этом мат имеет первую наружную поверхность и вторую наружную поверхность,
(ii) мат из нетканого материала, контактирующий с первой наружной поверхностью мата, сформированного из композиции; и
(2) воздействия на композитный мат теплотой и давлением, достаточными для формирования панели настила пола, содержащей деревянное листовое изделие, имеющее первую наружную поверхность, вторую наружную поверхность и кромки, с матом из нетканого материала, приклеенным к первой наружной поверхности деревянного листового изделия, и
(b) устанавливают панель (панели) настила пола на конструкцию пола здания так, что мат из нетканого материала каждой панели обращен вверх.
