Внутренний слой, содержащий зигзагообразные древесные элементы, и многослойный композит, содержащий внутренний слой
Изобретение относится к области строительства, в частности к внутреннему слою, содержащему зигзагообразные древесные элементы, и многослойному композиту, включающему внутренний слой, а также способам их изготовления. Технический результат изобретения заключается в повышении прочности конструкции. Внутренний слой, подходящий для многослойного композита, содержит по меньшей мере один покрывающий слой и внутренний слой. Внутренний слой включает в себя древесные элементы, содержащие расположенные зигзагами листовые участки, причем листовой зиг-участок элемента вместе с примыкающим листовым заг-участком элемента образуют между собой общее ребро, чтобы образовать зигзагообразный древесный элемент. Зигзагообразные элементы расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра двух различающихся элементов пересекаются под углом, отличным от нуля и жестко соединяются друг с другом в точке пересечения. В одном варианте осуществления, зигзагообразный древесный элемент может приклеиваться к планарному древесному элементу, чтобы окружать зигзагообразный древесный элемент в виде сэндвича двумя планарными древесными элементами; или окружать планарный древесный элемент двумя зигзагообразными древесными элементами в виде сэндвича. 6 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.
Настоящее изобретение относится к внутреннему слою, содержащему зигзагообразные древесные элементы, причем данный внутренний слой подходит для изготовления многослойного композита или для использования в многослойном композите, предпочтительно, для изготовления легкой строительной плиты, и к многослойному композиту, содержащему внутренний слой. Изобретение дополнительно относится к способу изготовления внутреннего слоя и многослойного композита.
Для изготовления многослойных композитов известно использование композитных материалов, которые имеют относительно высокую механическую прочность в сравнении с их весом. Многослойные композиты данного типа используются, например, в виде легких строительных плит.
СН 254025 относится к многослойному композиту, содержащему два покрывающих листа и внутренний слой между ними, причем внутренний слой содержит по меньшей мере один слой сложенного шпона. Шпон сложен под углом к направлению волокон в древесине.
DE 42 01 201 относится к древесному полуфабрикату или готовому изделию, изготовленному из листовых элементов. Листовые элементы могут быть зигзагообразными. Они могут присутствовать в случайном распределении вместе с плоскими элементами.
DE 10 2008 022 806 относится к легкой строительной плите, имеющей волнообразный слой древесного шпона. Волны могут быть зигзагообразными.
Общим для данных многослойных композитов является тот факт, что внутренний слой содержит ослабленную структуру. Когда сила прикладывается перпендикулярно к поверхности многослойного композита, последний выполняет амортизирующее действие, так как внутренний слой может по меньшей мере частично сжиматься. Недостатком данных ослабленных внутренних слоев является то, что они могут обладать низкой однородностью, что обусловлено сравнительно большими полостями во внутреннем слое. Когда вводятся крепежные средства, такие как, например, гвозди, мебельные соединительные элементы или шурупы, они могут попадать в полости в ослабленных внутренних слоях. Это может повлечь за собой ограниченную прочность крепежных средств в многослойном композите. Это может в свою очередь привести к возможному снижению прочности многослойного композита на опоре, например, на стене, если упомянутый многослойный композит крепится к стене с помощью гвоздей или шурупов. Кроме того, изготовление внутренних слоев большого размера требует, соответственно, больших кусков шпона высокого качества.
Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении внутреннего слоя и многослойного композита, содержащего внутренний слой, причем многослойный композит обладает улучшенной прочностью в отношении крепления гвоздями, мебельными соединительными элементами или шурупами или аналогичными крепежными средствами, к опоре, например, к стене.
Данная задача в соответствии с изобретением достигается с помощью внутреннего слоя, подходящего для многослойного композита, содержащего по меньшей мере один покрывающий слой и внутренний слой, причем покрывающий слой расположен так, что он по меньшей мере частично покрывает внутренний слой и жестко соединяется с ним, и с помощью многослойного композита, содержащего внутренний слой, причем внутренний слой содержит древесные элементы, содержащие расположенные зигзагами участки.
Первый аспект изобретения Внутренний слой, обладающий признаками изобретения, содержащий зигзагообразные древесные элементы
В первом аспекте, изобретение относится к внутреннему слою, подходящему для многослойного композита, содержащему по меньшей мере один покрывающий слой и внутренний слой, причем покрывающий слой расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой и жестко соединяется с ним, причем внутренний слой содержит древесные элементы, содержащие расположенные зигзагами листовые участки, причем зиг-участок элемента вместе с примыкающим заг-участком элемента образуют между собой общее ребро так, что элемент является зигзагообразным, и при этом элементы расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра двух элементов, которые могут быть одинаковыми или отличающимися друг от друга, пересекаются под углом, отличным от нуля, при этом два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения.
Используемое в данном раскрытии выражение ''внутренний слой, подходящий для многослойного композита'' означает внутренний слой, подходящий для изготовления многослойного композита, или который может присутствовать в многослойном композите.
Выражение ''внутренний слой'', используемое в данном документе, означает слой, содержащий ослабленную структуру, то есть содержащий полости. В соответствии с изобретением, внутренний слой содержит древесные элементы, содержащие листовые участки. Данные участки расположены в элементе в форме зигзага, причем зиг-участок элемента вместе с примыкающим заг-участком элемента образуют между собой общее ребро так, что древесный элемент является зигзагообразным. Выражение ''зигзагообразный'' используется, как синоним выражения ''расположенный зигзагом''. Зигзагообразные элементы расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра двух элементов пересекаются под углом, отличным от нуля. В точке пересечения ребер два элемента жестко соединены друг с другом. Подходящим соединительным средством является, предпочтительно, адгезив. Подходящие адгезивы известны в предшествующем уровне техники.
Выражение ''покрывающий слой'', используемое в данном документе, означает слой материала, который, предпочтительно, служит в качестве опоры для внутреннего слоя. В соответствии с изобретением, покрывающий слой расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой и жестко соединяется с ним. Внутренний слой также может быть по меньшей мере частично покрыт по меньшей мере двумя покрывающими слоями и может жестко соединяться с ним. Предпочтительно, внутренний слой затем размещается между двумя покрывающими слоями. Покрывающий слой может состоять из древесины или содержать древесину. Аналогичным образом могут использоваться другие материалы, например, листовые металлы или пластмассы.
Выражение ''по меньшей мере частично покрывает'', используемое в данном документе, предусматривает, что покрывающий слой может также полностью закрывать или покрывать внутренний слой.
Выражение ''многослойный композит'', используемое в данном документе, означает композит, состоящий по меньшей мере из одного внутреннего слоя и по меньшей мере одного покрывающего слоя.
Выражение ''угол, отличный от нуля'', используемое в данном документе, предусматривает, что угол не составляет 180° или 360°.
Выражение ''элемент'', используемое в данном документе, означает составную часть внутреннего слоя или многослойного композита.
Выражение ''листовые участки'', используемое в данном документе, предусматривает участки, сконфигурированные в виде поверхностей. Поверхности могут быть ровными или неровными, в данном случае, предпочтительно, гофрированными.
Выражение ''древесные элементы, содержащие расположенные зигзагами листовые участки'', используемое в данном документе, включает в себя листовой древесный элемент, создаваемый так, чтобы присутствовать, например, в зигзагообразной конфигурации, поскольку лист сложен по ребру. Такой лист может также складываться дважды, так, что за зиг-участком следует заг-участок, за которым в свою очередь следует зиг-участок. Такой лист может быть также сложен трижды так, что за зиг-участком следует заг-участок, за которым следует зиг-участок, за которым в свою очередь следует заг-участок; и т.д. Предпочтительно, ребра, образованные на зиг- и заг-участках, в древесном элементе расположены параллельно друг другу.
Выражения ''зиг-участок'' и ''заг-участок'' используются взаимозаменяемо. Как зиг-, так и заг-участок являются листовыми.
Таким образом, изобретение в одном варианте осуществления относится также к внутреннему слою, в котором древесные элементы содержат повторяющиеся части из листовых зиг- и заг-участков, примыкающие друг к другу, причем общие ребра, образованные между участками, предпочтительно идут параллельно друг другу. Благодаря такому расположению зиг- и заг-участков, элемент является зигзагообразным или расположен зигзагом.
Выражение ''ребро'', используемое в данном документе, включает в себя выражения, аналогичные ''переходному участку между зиг- и примыкающим заг-участком''. Данный переходный участок может быть четко очерченным ребром. Выражение также включает в себя ребро, сконфигурированное в виде криволинейной поверхности. В данном варианте осуществления, зигзагообразный древесный элемент может также иметь складки по длине. Выражение ''ребро'', используемое в данном документе, таким образом, включает в себя четкое ребро в виде линии, а также волнистое или гофрированное ребро в виде изогнутой плоскости или изогнутого участка между зиг-участком и заг-участком. В данном варианте осуществления, зигзаг-участки имеют волнообразную структуру, то есть за минимумом волны следует пик волны и наоборот.
Такие ребра могут изготавливаться путем складывания листового древесного элемента. Предпочтительно, листовой элемент в этом случае выполнен в виде шпона.
Подходящие устройства для складывания известны из предшествующего уровня техники. Предпочтительно, листовой древесный элемент может пропускаться через пару профилирующих роликов с высокой скоростью вращения, как описано в DE 42 01 201. Предпочтительно, складывание происходит по существу перпендикулярно направлению древесных волокон. В одном варианте осуществления, структура древесины, предварительно
пластифицированная под действием влаги и тепла, в то же время сгибается, то есть четко формуется по соответствующему ребру складывания, предпочтительно, путем местного сжатия древесных волокон без ослабления сцепления древесной части. Складывание может выполняться так, чтобы в значительной степени по меньшей мере избежать ситуации, при которой расположенные зигзагами участки в зигзагообразном (расположенном зигзагом) элементе возвращались обратно в исходное положение.
В дополнительном варианте осуществления, ребро изготовлено с помощью резки. В одном варианте осуществления, древесина режется для этой цели с помощью подходящего ножа или подходящего режущего инструмента зигзагообразного профиля. Устройства и способы известны из предшествующего уровня техники.
В одном варианте осуществления, складывание или резка выполняются так, что длина волокон в полученном древесном элементе по меньшей мере вдвое больше, чем толщина зиг-образного или заг-образного участка. Выражение ''толщина'', используемое в данном документе, означает наименьшее расстояние между двумя поверхностями зиг- или заг-участка. Данные поверхности разнесены на толщину листовых зиг- или заг-участков.
В одном варианте осуществления, толщина листового элемента находится в интервале от 0,2 мм до 2 мм.
Высота зигзагообразных древесных элементов лежит обычно в интервале от 0,8 мм до 8 мм. Выражение ''высота'' определяется как кратчайшее расстояние между двумя воображаемыми плоскостями, между которыми может располагаться зигзагообразный древесный элемент так, что ребра, образующиеся между зиг-участками и заг-участками зигзагообразного древесного элемента, лежат с внутренней стороны одной из данных плоскостей.
В одном варианте осуществления, толщина древесного элемента находится в интервале от 0,2 мм до 2 мм, и высота зигзагообразного древесного элемента находится в интервале от 0,8 мм до 8 мм.
В одном варианте осуществления, толщина зигзагообразного древесного элемента составляет не более одной десятой толщины внутреннего слоя. Это обеспечивает достаточную однородность внутреннего слоя.
Размеры зигзагообразных древесных элементов в отношении ширины и длины могут меняться. Предпочтительно, диапазоны выбираются в интервале от 2 см до 20 см.
Зигзагообразные или расположенные зигзагом элементы, получаемые с помощью резки или складывания, при необходимости, могут быть дополнительно уменьшены в размере. Подходящие режущие устройства известны из предшествующего уровня техники.
Предпочтительно, ребро или ребра, образованные зиг- и заг-участками, или зиг- и заг-участки проходит или проходят непараллельно предпочтительному направлению волокон.
В одном варианте осуществления, волокна двух различающихся древесных элементов имеют одинаковое предпочтительное направление.
В дополнительном варианте осуществления, волокна в двух различных древесных элементах имеют различающиеся предпочтительные направления.
В одном варианте осуществления, ребро, образованное между зиг-участком и заг-участком листового древесного элемента, проходит непараллельно направлению волокон древесного элемента.
Предпочтительно, ребро, образованное между зиг-участком и заг-участком листового древесного элемента, проходит перпендикулярно направлению волокон древесного элемента.
Таким образом, данный вариант осуществления внутреннего слоя также отличается тем, что одно или более упомянутых ребер проходит или проходят перпендикулярно предпочтительному направлению волокон листового древесного элемента.
Это, предпочтительно, означает также, что в одном варианте осуществления направление волокон в древесном элементе проходит в направлении взаимно примыкающих, расположенных зигзагами листовых участков, и перпендикулярно их общим ребрам.
Выражение ''перпендикулярно направлению волокон'' означает, что также возможно, например, отклонение на угол до 30°.
В одном варианте осуществления, внутренний слой, обладающий признаками изобретения, содержит первые листовые древесные элементы, имеющие расположенные зигзагами участки, и вторые древесные элементы, имеющие расположенные зигзагами участки, причем первые и вторые зигзагообразные древесные элементы могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга. В одном варианте осуществления, первые и вторые древесные элементы различаются своими размерами или типом используемой древесины. Предпочтительно, чтобы древесные волокна в упомянутых первом и втором элементах, проходили в одинаковом предпочтительном направлении.
Обычно, более чем 50% древесных элементов во внутреннем слое присутствуют так, что они жестко соединены друг с другом, причем зиг-участок элемента вместе с примыкающим заг-участком элемента образуют между собой общее ребро, и при этом элементы расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра двух различающихся элементов пересекаются под углом, отличным от нуля, причем два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения. Древесные элементы присутствуют во внутреннем слое предпочтительно в случайном распределении.
Предпочтительно, более чем 60%, или более чем 70%, или более чем 80%, или более чем 90%, или даже 100% древесных элементов расположены или произвольно распределены во внутреннем слое так, что они жестко соединяются друг с другом. Предпочтительно, 100% древесных элементов расположены или произвольно распределены так, что они жестко соединены друг с другом. В данном варианте осуществления, внутренний слой, обладающий признаками изобретения, имеет более высокую механическую прочность по сравнению с внутренним слоем, в котором не все древесные элементы жестко соединены друг с другом.
Возможно, также, что кроме упомянутых ребер листовых древесных элементов, другие участки, содержащие расположенные зигзагами участки, пересекаются во внутреннем слое, обладающем признаками изобретения. Например, зиг-участки могут пересекаться с зиг-участками других древесных элементов так, чтобы пересекались или накладывались не ребра, а поверхности участков, либо упомянутые ребра могут пересекаться или иметь перехлест с поверхностями зиг-участков.
В одном варианте осуществления, внутренний слой, в дополнение к зигзагообразным древесным элементам, содержит плоские элементы. Выражение ''плоский'' включает в себя выражения, например, ''планарный'' или ''плоской формы или плоско сконфигурированный'' или ''планарно сконфигурированный или планарной формы''. Данные плоские элементы могут выбираться из: древесины, бумаги, металла, пластмассы или двух или более из них. Данные плоские элементы могут приклеиваться к упомянутым ребрам листовых древесных элементов, содержащих расположенные зигзагами участки. Если участок упомянутых зигзагообразных древесных элементов приклеен к упомянутым плоским элементам, внутреннее сцепление внутреннего слоя может быть дополнительно улучшено.
В одном варианте осуществления, зигзагообразные древесные элементы сделаны из шпона или отходов ориентированной стружечной плиты (ОСП). В одном варианте осуществления, шпон выполняется в виде листа или в виде полос. В одном варианте осуществления, отходы ОСП выполняются в виде слоев, содержащих продолговатые и узкие обрезки.
Второй аспект изобретения
Способ изготовления внутреннего слоя, содержащего зигзагообразные древесные элементы
В соответствии со вторым аспектом, изобретение относится к способу изготовления внутреннего слоя, содержащего древесные листовые элементы, включающие в себя расположенные зигзагами участки, причем зиг-образный участок элемента вместе с примыкающим заг-образным участком элемента, образуют между собой общее ребро так, что элемент является зигзагообразным или расположен зигзагообразно. Элементы расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра двух элементов, которые могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга, пересекаются под углом, отличным от нуля.
В одном варианте осуществления, способ содержит по меньшей мере этапы (i) и (ii):
(i) подача листовых древесных элементов, содержащих расположенные зигзагами участки, в которых зиг-образный участок элемента, вместе с примыкающим заг-образным участком элемента, образуют между собой общее ребро;
(ii) расположение элементов из этапа (i) так, что два таких ребра двух элементов пересекаются под углом, отличным от нуля;
(iii) жесткое соединение ребер из этапа (ii).
Предпочтительно, жесткое соединение выполняется с помощью адгезива.
В дополнительном варианте осуществления, в точке пересечения ребер два элемента, которые могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга, жестко соединены друг с другом с помощью плоских элементов, выбираемых из: древесины, бумаги, металла, пластмассы и двух или более из них, причем плоские элементы присоединены к ребрам с их стороны, с помощью подходящего соединительного средства, предпочтительно, например, адгезива.
В одном варианте осуществления, размещение элементов может быть реализовано на этапе (ii) путем выравнивания древесных элементов, что может выполняться либо вручную, либо механически.
Жесткое соединение на этапе (iii) может облегчаться путем создания давления, предпочтительно в интервале от 0,02 МПа до 1,5 МПа, более предпочтительно в интервале от 0,01 МПа до 1,0 МПа.
Каждый из этапов (i)-(iii) может выполняться в присутствии покрывающего слоя. Предпочтительно, способ затем выполняется так, что древесные элементы, обеспеченные адгезивом, присутствуют на покрывающем слое в соответствии с этапом (i) и выравниваются на нем в соответствии с этапом (ii).
Предпочтительно, данное расположение затем покрывается и сжимается с помощью дополнительного покрывающего слоя. Вследствие этого создается многослойный композит, содержащий два покрывающих слоя и промежуточный внутренний слой.
Предпочтительно, внутренний слой в соответствии с первым аспектом, или изготовляемый в соответствии со способом второго аспекта, является планарным.
Третий аспект изобретения Многослойный композит, содержащий по меньшей мере покрывающий слой и внутренний слой
Третий аспект изобретения относится к многослойному композиту, содержащему по меньшей мере покрывающий слой и внутренний слой, обладающий признаками изобретения, причем покрывающий слой расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой и жестко соединяется с ним, причем внутренний слой, является внутренним слоем, обладающим признаками изобретения в соответствии с первым аспектом изобретения и вариантами осуществления, описанными в данном документе, либо внутренний слой изготавливается в соответствии со вторым аспектом и вариантами осуществления, описанными в данном документе.
Покрывающий слой, который используется в многослойных композитах, обладающих признаками изобретения, может содержать материал, выбираемый из группы: шпон, доска, древесностружечная плита, древесноволокнистая плита, фанера, пластмасса, гипсокартон, листовой металл, фибро-цементная плита и два или более из них.
Предпочтительно по меньшей мере один покрывающий слой является плоским, то есть планарным.
Предпочтительно по меньшей мере один покрывающий слой имеет квадратную или прямоугольную форму.
Размеры покрывающего слоя не ограничены. Предпочтительно, ширина и длина по меньшей мере одного покрывающего слоя находится соответственно в интервале от 0,50 м до 5 м, дополнительно, предпочтительно в интервале от 1 м до 3 м.
Способ изготовления многослойного композита, обладающего признаками изобретения, уже был описан выше в связи с изготовлением внутреннего слоя. Способ содержит по меньшей мере этапы (i)-(iii):
(i) подача листовых древесных элементов, содержащих расположенные зигзагами участки, в которых зиг-образный участок элемента вместе с примыкающим заг-образным участком элемента, образуют между собой общее ребро;
(ii) расположение элементов этапа (i) так, что два таких ребра двух элементов пересекаются под углом, отличным от нуля;
(iii) жесткое соединение ребер элементов этапа (ii);
причем на этапе (ii) выполняется расположение на покрывающем слое, и на этапе (iii) элементы также жестко присоединяются к покрывающему слою, предпочтительно с помощью адгезива.
При желании, та сторона внутреннего слоя, которая еще не содержит покрывающего слоя, затем может быть снабжена покрывающим слоем, предпочтительно, путем приклеивания к покрывающему слою.
Четвертый аспект изобретения
Сжато-деформированный внутренний слой и сжато-деформированный многослойный композит
Четвертый аспект изобретения относится к внутреннему слою и многослойному композиту, содержащему внутренний слой, которые не являются планарными.
В одном варианте осуществления, внутренний слой согласно изобретению, в соответствии с первым аспектом, или изготовляемый в соответствии со способом второго аспекта, и многослойный композит согласно изобретению в соответствии с третьим аспектом, подвергаются этапу деформации сжатием, при котором могут быть изготовлены трехмерные объекты. С этой целью внутренний слой согласно изобретению, или многослойный композит согласно изобретению, могут деформироваться в подходящей пресс-форме. Данная деформация может выполняться во время изготовления внутреннего слоя или многослойного композита, а также после этого.
В одном варианте осуществления, деформируются только ребра внутреннего слоя или многослойного композита, предпочтительно сжатием. Таким образом, можно изолировать полости на ребрах внутреннего слоя или многослойного композита. Данная деформация сжатием может выполняться во время объединения внутренних слоев или многослойного композита, а также после объединения внутренних слоев или многослойного композита на следующем этапе, например, путем термического размягчения адгезива на ребрах. Данный вариант осуществления имеет преимущество в том, что изоляция ребер, например, путем наложения древесной полосы, предпочтительно полосы шпона, может быть исключена.
При сжатии появляется возможность обеспечить крайнюю часть внутреннего слоя или многослойного композита выпуклым профилем, то есть закругленным профилем. Это часто желательно, например, в высококачественных деталях для мебели.
В дополнительном варианте осуществления, не только участок ребра, но, дополнительно, или отдельно от участка ребра, также дополнительные участки внутреннего слоя или многослойного композита могут деформироваться путем сжатия.
Способ изготовления пространственных объектов из древесины путем деформации сжатием описан в DD 271870 и DE 101 24912.
Соответственно, изобретение в четвертом аспекте относится к многослойному композиту, содержащему по меньшей мере покрывающий слой и внутренний слой, причем покрывающий слой расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой и жестко соединяется с ним, причем внутренний слой является внутренним слоем в соответствии с первым аспектом изобретения и вариантами осуществления, описанными в данном документе; или внутренний слой изготовлен в соответствии со способом в соответствии со вторым аспектом изобретения и вариантами осуществления, описанными в данном документе; либо многослойный композит является многослойным композитом в соответствии с третьим аспектом изобретения и вариантами осуществления, описанными в данном документе; изготавливается в соответствии со способом, содержащим по меньшей мере этап (i):
(i) деформация многослойного композита сжатием в соответствии с третьим аспектом.
Аналогичным образом, также возможно деформировать под давлением только внутренний слой, обладающий признаками изобретения, в соответствии с первым аспектом изобретения и вариантами осуществления, описанными в данном документе, либо внутренний слой, обладающий признаками изобретения, изготовляемый в соответствии со вторым аспектом изобретения и вариантами осуществления, описанными в данном документе.
Соответственно, изобретение также относится к внутреннему слою, подходящему для многослойного композита, содержащего по меньшей мере один покрывающий слой и внутренний слой, причем покрывающий слой расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой и жестко соединяется с ним, причем внутренний слой содержит древесные элементы, содержащие расположенные зигзагами листовые участки, причем зиг-участок элемента, вместе с примыкающим заг-участком элемента, образуют между собой общее ребро так, что элемент является зигзагообразным, и при этом элементы расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра двух элементов пересекаются под углом, отличным от нуля, причем два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения; изготавливается в соответствии со способом, содержащим по меньшей мере этап (i):
(i) деформация сжатием внутреннего слоя в соответствии с первым аспектом изобретения и вариантами осуществления, описанными в данном документе; либо деформация сжатием внутреннего слоя, изготовленного в соответствии со способом, в соответствии со вторым аспектом изобретения и вариантами осуществления, описанными в данном документе.
Пятый аспект изобретения
Использование внутреннего слоя, обладающего признаками изобретения, и многослойного композита, обладающего признаками изобретения
В соответствии с пятым аспектом, изобретение дополнительно относится к использованию многослойного композита согласно изобретению, либо внутреннего слоя, согласно изобретению.
Предпочтительно, многослойный композит согласно изобретению, или внутренний слой согласно изобретению, могут использоваться в приложениях, которые обеспечивают механическую прочность в сочетании с относительно низким весом, и/или которые предусматривают высокую способность поглощения динамических воздействий. В одном варианте осуществления, многослойный композит или внутренний слой используется при изготовлении мебели, для полок, для тары при транспортировке, для элементов внутренней отделки, в дверях и воротах, в опорах или в качестве опор, а также в автомобилестроении и судостроении. Для этой цели многослойный композит или внутренний слой могут обрабатываться путем резки, распиловки, опиловки и/или сверления в соответствии с известными способами.
Внутренний слой согласно изобретению, и многослойный композит, содержащий внутренний слой согласно изобретению, например, легкая строительная плита, имеют высокую прочность на сжатие и устойчивость под нагрузкой. В этой связи, изготовленный из него внутренний слой согласно изобретению, и многослойный композит согласно изобретению, превосходят соответствующие внутренние слои или многослойные композиты, изготовленные из промышленных отходов измельченной древесины и древесноволокнистых плит. Кроме того, изменение размеров внутреннего слоя или многослойного композита под действием влаги, в частности, изменение размеров по толщине внутреннего слоя или многослойного композита может быть незначительным благодаря незначительным изменениям размеров древесных элементов в направлении волокон. Это применимо, в частности, когда волокна проходят в направлении по меньшей мере двух взаимно прилегающих листовых участков и перпендикулярно к ребрам, образованным примыкающими друг к другу участками. Это является дополнительным преимуществом по сравнению с другими известными внутренними слоями и изготовленными из них многослойными композитами, которые изготавливаются, например, из плоских опилок или из слоев с параллельными волокнами, такими, например, как, фанера или древесноволокнистые плиты.
Без привязки к теории предполагается, что обсуждаемые преимущества вытекают из структуры зигзагообразных древесных элементов, используемых во внутреннем слое и в многослойном композите, в котором упомянутое ребро проходит не параллельно направлению волокон древесного элемента, но, предпочтительно, перпендикулярно к ним. Структура древесного элемента в этом случае поддерживается древесными волокнами, в частности, на упомянутом ребре. В отличие от этого, древесные элементы, изготовленные из промышленных отходов, содержат волокна, которые не имеют одинакового предпочтительного направления, но проходят изотропно в трех пространственных направлениях. Соответствующие ребра тогда могут проходить параллельно направлению волокон. Структура данных древесных элементов в этом случае совсем не поддерживается на упомянутых ребрах, либо поддерживается лишь в малой степени, по сравнению с древесными элементами, которые, в соответствии с изобретением, используются в изготовленном из них внутреннем слое и плите.
Кроме того, крепежные средства, такие как гвозди и шурупы или мебельные соединительные элементы, обеспечиваются надежным креплением во внутреннем слое согласно изобретению, и в многослойном композите согласно изобретению, так как структура внутреннего слоя, учитывая его сравнительно низкую плотность, содержит только небольшие полости, то есть имеет высокую однородность. Таким образом, может быть обеспечено прочное крепление к опоре, например, к стене.
Примерные варианты осуществления изобретения представлены схематично на чертежах. Они описаны более подробно ниже со ссылкой на фигуры чертежей.
На фиг. 1а показано поперечное сечение варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению, например, легкой строительной плиты.
На фиг. 1b показано поперечное сечение предпочтительного варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению.
На фиг. 1с показано поперечное сечение другого предпочтительного варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению.
На фиг. 2а показан зигзагообразный элемент и плоский элемент другого предпочтительного варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению или внутреннего слоя согласно изобретению.
На фиг. 2b показан зигзагообразный элемент, приклеенный к планарному элементу.
На фиг. 2с показан зигзагообразный элемент, приклеенный с обеих сторон планарного элемента.
На фиг. 2d показано множество зигзагообразных древесных элементов, которые поочередно приклеены к планарным элементам.
На фиг. 3 показано расположение зигзагообразных древесных элементов во внутреннем слое согласно изобретению в другом предпочтительном варианте выполнения многослойного композита согласно изобретению.
На фиг. 4 показано расположение зигзагообразных древесных элементов внутреннего слоя согласно изобретению, и покрывающего слоя другого предпочтительного варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению.
На фиг. 5а показано поперечное сечение зигзагообразного древесного элемента внутреннего слоя в другом предпочтительном варианте выполнения многослойного композита согласно изобретению.
На фиг. 5b показано поперечное сечение зигзагообразного древесного элемента внутреннего слоя в другом предпочтительном варианте выполнения многослойного композита согласно изобретению.
На фиг. 6а показан вид сбоку устройства, используемого для изготовления зигзагообразного элемента путем складывания.
На фиг. 6b показан вид в направлении движения устройства согласно фиг. 6а, используемого для изготовления зигзагообразного элемента.
На фиг. 7а показано изготовление зигзагообразного древесного элемента путем резки зигзагообразного профиля из деревянного бруса с помощью ножа.
На фиг. 7b показан полученный древесный элемент согласно фиг. 7а.
На фиг. 7с показан древесный элемент зигзагообразного профиля на фиг. 7b, полученный с помощью резки.
На фиг. 8а показано изготовление зигзагообразных древесных элементов с помощью резки на виде сбоку.
На фиг. 8b показано изготовление зигзагообразных древесных элементов на фиг. 8а на виде сверху.
На фиг. 9 показаны зигзагообразные древесные элементы, изготавливаемые путем резки с помощью ножа соответствующего профиля.
На фиг. 1а показано поперечное сечение варианта выполнения многослойного композита 1 согласно изобретению. Многослойный композит 1 выполнен так, что образует легкую строительную плиту. Внутренний слой 3 покрыт покрывающим слоем 2. Он сконфигурирован, как древесный шпон. Внутренний слой 3 содержит древесные элементы, которые формуются так, что древесный элемент содержит два взаимно примыкающих, расположенных зигзагом листовых участка так, что зиг-участок и примыкающий заг-участок образуют между собой общее ребро, чтобы древесный элемент был зигзагообразным, причем элементы расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра двух элементов, которые могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга, пересекаются под углом, отличным от нуля, при этом два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения.
Полученная плита 1 является относительно легкой и, благодаря покрывающему слою 2 шпона, имеет эстетичный внешний вид. Средняя плотность внутреннего слоя 3 меньше, чем средняя плотность покрывающего слоя 2. Древесные элементы, которые могут изготавливаться из складываемых кусков шпона, расположенных произвольно внутри внутреннего слоя 3. Они присоединены друг к другу и к покрывающему слою 2 с помощью адгезива. В результате, легкая строительная плита может выдерживать сдвигающие силы, действующие на слои, независимо от направления сдвигающих сил в основной плоскости плиты. Это означает, что панель имеет однородную прочность в поперечном направлении. Древесные элементы расположены бок о бок или один над другим. Таким образом, обеспечивается плотное заполнение внутреннего слоя, в результате чего панель приобретает высокую механическую прочность, так что она может быть дополнительно обработана, например, путем оснащения гвоздями и шурупами или мебельными соединительными элементами. Это также обеспечивает прочное крепление к опоре, например, к стене.
Древесные элементы расположены произвольно во внутреннем слое 3, но могут также располагаться регулярно, то есть в заранее определенном порядке. Например, древесные элементы могут располагаться регулярно группами, то есть в ячейках подблоков внутреннего слоя 3, причем древесные элементы первого подблока имеют первое предпочтительное направление, а древесные элементы второго подблока имеют второе предпочтительное направление, первый подблок предпочтительно примыкает ко второму подблоку и первое предпочтительное направление предпочтительно отличается от, или по меньшей мере частично равно второму предпочтительному направлению. Предпочтительное направление может определяться ребром зигзагообразного древесного элемента, либо может определяться участком направления древесных волокон древесного элемента, либо может определяться ребром, например, участком длинного ребра древесного элемента в виде полосы (полоса, образована так, что является зигзагообразной), или с помощью соединительной линии между ребрами, образованными зигзагообразными участками зигзагообразного древесного элемента.
Многослойный композит 1 в соответствии с фиг. 1а содержит только один покрывающий слой, а именно, покрывающий слой 2. Композит, имеющий покрывающий слой только с одной стороны, имеет меньшую прочность по сравнению с композитом, имеющим покрывающие слои, обрамляющие внутренний слой с обеих сторон в виде сэндвича. Однако он может служить, например, в качестве заготовки для изготовления композита, имеющего покрывающие слои с обеих сторон. Такой композит представлен на фиг. 1b.
На фиг. 1b показано поперечное сечение предпочтительного варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению, а именно, поперечное сечение многослойного композита 10 в виде плиты. Обеспечен покрывающий слой 2 и дополнительный покрывающий слой 2' (базовый слой), причем второй покрывающий слой 2' придает плите дополнительную механическую прочность. Внешний вид покрывающего слоя 2' может отличаться от внешнего вида покрывающего слоя 2. Такой композит имеет по существу более высокую прочность на изгиб и изгибную жесткость по сравнению с композитом в соответствии с фиг. 1а.
На фиг. 1с показано поперечное сечение другого предпочтительного варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению, а именно многослойного композита 100 в виде плиты. Плита содержит покрывающий слой 2, покрывающий слой 2' и покрывающий слой 2'' и, в дополнение к внутреннему слою 3, дополнительный внутренний слой 3'. Покрывающие слои 2 и 2' обрамляют внутренний слой 3 в виде сэндвича, и покрывающие слои 2' и 2'' обрамляют внутренний слой 3' в виде сэндвича. Плита 100 тем самым приобретает дополнительную механическую прочность по сравнению с плитой 10. Зигзагообразные древесные элементы во внутренних слоях 3 и 3' могут располагаться в случайном распределении или регулярно, то есть частично регулярно (например, в ячейках) или, по существу, полностью регулярно. Зигзагообразные древесные элементы во внутреннем слое 3 могут иметь первое предпочтительное направление, и зигзагообразные древесные элементы во внутреннем слое 3' могут иметь второе предпочтительное направление, при этом первое предпочтительное направление предпочтительно отличается от второго предпочтительного направления или по меньшей мере частично равно второму предпочтительному направлению.
На фиг. 3 показано расположение зигзагообразных древесных элементов 30 во внутреннем слое 3, 3' предпочтительного варианта выполнения многослойного композита 1, 10, 100 согласно изобретению. Каждый древесный элемент 30 содержит взаимно примыкающие зиг- и заг-участки 50 и 60, которые образуют между собой общее ребро 70. Расположение зигзагообразных древесных элементов 30 является случайным. Поверхностью 4 0 контакта между взаимно примыкающими древесными элементами, таким образом, является, соответственно, точка 40. При расположении и последующем склеивании, древесные элементы обычно имеют точки 40 контакта на ребрах 70, пересекающихся под разными углами. Данные точки контакта еще раз спрессовывают, частично один в другой, путем сжатия при умеренном уплотнении, тем самым обеспечивая однородность структуры. В зависимости от степени сжатия, компонент полости сохраняется большим или средним. В результате обеспечивается внутренний слой 3, 3' с меньшей результирующей плотностью, поскольку выравнивания древесных элементов 30 вдоль их ассоциированных предпочтительных направлений по существу не происходит. В результате, внутренний слой является более неоднородным, что предполагает анизотропную механическую характеристику полученной плиты. Созданная структура образует произвольный каркас, стержни которого состоят из древесины с параллельными волокнами с высокой несущей способностью. Как известно, в обычных каркасах сжатые стержневые шарнирные соединения не являются слабыми местами, поскольку каркас допускает узлы. Непременным условием является надлежащее склеивание точек контакта, чтобы они могли компенсировать продольные усилия.
В дополнение к высокой прочности на сжатие и сдвиг готовой легкой строительной плиты строительного элемента, являющейся следствием каркасной конструкции, следует подчеркнуть очень малую толщину набухания легкой строительной плиты в случае изменений влажности, благодаря практически ничтожному набуханию древесины в продольном направлении волокон. Такая плита, таким образом, превосходит все другие изделия из древесины, сделанные из плоско расположенных опилок или параллельных слоев волокон, например, древесностружечные плиты и древесноволокнистные плиты, фанеру или столярные плиты.
В одном варианте осуществления, зигзагообразные древесные элементы могут объединяться с добавленными планарными, то есть плоско сконфигурированными элементами. Предпочтительно, зигзагообразные древесные элементы приклеиваются к планарным элементам. При склеивании создаются точки соединения, расположенные по линии между зигзагообразными элементами и планарными элементами пропорционально и, таким образом, увеличивается прочность на растяжение легкой строительной плиты в поперечном направлении.
На фиг. 2а показаны две составные части другого предпочтительного варианта выполнения многослойного композита 1, 10, 100 согласно изобретению, или внутреннего слоя 3, 3' согласно изобретению. Внутренний слой 3, 3' содержит листовые зигзагообразные древесные элементы 30, причем древесные элементы 30 могут иметь множество ребер 70, образованных взаимно примыкающими листовыми зиг- и заг-участками 50 и 60, например, пятью ребрами 70, как в древесном элементе 30 на фиг. 2а. В дополнение, присутствует планарный элемент 200, выполненный, например, в виде шпона.
На фиг. 2b показано, что в соответствии с предпочтительным вариантом зигзагообразный элемент 30 приклеен на первом этапе к планарному элементу 200 подобного или одинакового формата, так что в древесном элементе 30 создается регулярная, и поэтому очень жесткая каркасная структура. Планарный элемент 200 может состоять из древесного шпона, бумаги, картона или аналогичных листовых материалов. Зигзагообразный древесный элемент 30 и планарный элемент 200 образуют полости 300. При последующем сжатии в легкую сердцевину данный каркас элемента, образованного из планарного элемента 200 и зигзагообразного элемента 30, полностью сохраняется. Локальное уплотнение производится только в точках контакта данных элементов, имеющих форму каркаса, в зависимости от положения. Высокая часть полости 300, таким образом, остается в сердцевине, которая не может заполняться прилегающими элементами.
Данный вариант осуществления определяет подходящий для многослойного композита 1, 10, 100 внутренний слой 3, 3', содержащий по меньшей мере один покрывающий слой 2, 2', 2'' и внутренний слой 3, 3', причем покрывающий слой 2, 2', 2'' расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой 3, 3' и жестко соединяется с ним, при этом внутренний слой 3, 3' содержит древесные элементы 30, содержащие расположенные зигзагами листовые участки, причем зиг-участок 50 элемента 30 вместе с примыкающим заг-участком 60 элемента 30 образуют между собой общее ребро 70 так, что элемент 30 выполнен в форме зигзага, и при этом элементы 30 расположены во внутреннем слое 3, 3' так, что два таких ребра 70 двух зигзагообразных элементов 30 пересекаются под углом, отличным от нуля, при этом два зигзагообразных элемента 30 жестко соединены друг с другом в точке пересечения; причем каждый зигзагообразный древесный элемент 30 приклеен к планарному элементу 200 так, что зигзагообразный элемент 30 и планарный элемент 200 образуют между собой одну или более полостей 300.
Элементы в соответствии с фиг. 2b, содержащие зигзагообразный элемент 30 и планарный элемент 200, могут присутствовать в случайном распределении во внутреннем слое 3, 3'. Также разумеется возможно, чтобы элемент в соответствии с фиг. 2b, содержащий зигзагообразный элемент 30 и планарный элемент 200, вместе с дополнительными зигзагообразными элементами 30, присутствовал, предпочтительно в случайном распределении.
Данный вариант осуществления определяет подходящий для многослойного композита 1, 10, 100 внутренний слой 3, 3', содержащий по меньшей мере один покрывающий слой 2, 2', 2'' и внутренний слой 3, 3', при этом покрывающий слой 2, 2', 2'' расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой 3, 3' и жестко соединяется с ним, причем внутренний слой 3, 3' содержит древесные элементы 30, содержащие расположенные зигзагами листовые участки, причем зиг-участок 50 элемента 30 вместе с примыкающим заг-участком 60 элемента' 30 образуют между собой общее ребро 7 0 так, что элементы 30 являются зигзагообразными, и при этом зигзагообразные элементы 30 расположены во внутреннем слое 3, 3' так, что два таких ребра 70 двух зигзагообразных элементов 30 пересекаются под углом, отличным от нуля, при этом два зигзагообразных элемента 30 жестко соединены друг с другом в точке пересечения; причем внутренний слой 3, 3' содержит по меньшей мере один древесный элемент 30, приклеенный к планарному элементу 2 00 так, что зигзагообразный элемент 30 и планарный элемент 200 образуют между собой одну или более полостей 300.
Полости 300 образованы зигзагообразными участками 50 и 60 в зигзагообразном элементе 30, вместе с планарными элементами 200.
На фиг. 2с показано, что зигзагообразный древесный элемент 30 может также приклеиваться с обеих сторон к планарным элементам 200 с образованием полостей 300.
Данный вариант осуществления определяет подходящий для многослойного композита 1, 10, 100 внутренний слой 3, 3', содержащий по меньшей мере один покрывающий слой 2, 2', 2'' и внутренний слой 3, 3', причем покрывающий слой 2, 2', 2'' расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой 3, 3' и жестко соединяется с ним, при этом внутренний слой 3 3' содержит древесные элементы 30, содержащие расположенные зигзагами листовые участки, причем зиг-участок 50 элемента 30 вместе с примыкающим заг-участком 60 элемента 30 образуют между собой общее ребро 70 так, что элемент 30 сконфигурирован в форме зигзага, и при этом элементы 30 расположены во внутреннем слое 3, 3' так, что два таких ребра 70 двух зигзагообразных элементов 30 пересекаются под углом, отличным от нуля, при этом два зигзагообразных элемента 30 жестко соединены друг с другом в точке пересечения; причем внутренний слой 3, 3' содержит по меньшей мере один зигзагообразный древесный элемент 30, приклеенный к двум планарным элементам 200 так, что зигзагообразный элемент и два планарных элемента 200 образуют между собой множество полостей 300, причем зигзагообразный древесный элемент 30 окружен в виде сэндвича двумя планарными элементами 200.
На фиг. 2d показано, что также множество зигзагообразных древесных элементов 30 могут попеременно присоединяться к планарным элементам 200 с образованием полостей 300, причем планарный элемент 200 отделяет два зигзагообразных древесных элемента 30 друг от друга.
Данный вариант осуществления определяет подходящий для многослойного композита 1, 10, 100 внутренний слой 3, 3', содержащий по меньшей мере один покрывающий слой 2, 2', 2'' и внутренний слой 3, 3', причем покрывающий слой 2, 2', 2'' расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой 3, 3' и жестко соединяется с ним, при этом внутренний слой 3, 3' содержит древесные элементы 30, содержащие расположенные зигзагами листовые участки, причем зиг-участок 50 элемента 30 вместе с примыкающим заг-участком 60 элемента 30 образуют между собой общее ребро 70 так, что элемент 30 является зигзагообразным, и при этом зигзагообразные элементы 30 расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра 70 двух зигзагообразных элементов 30 пересекаются под углом, отличным от нуля, при этом два зигзагообразных элемента 30 жестко соединены друг с другом в точке пересечения; причем соответственно два зигзагообразных элемента 30 приклеиваются к планарному элементу 200 так, что зигзагообразные элементы 30 и планарный элемент 200 образуют между собой множество полостей 300, причем планарный элемент 200 окружен в виде сэндвича двумя зигзагообразными древесными элементами 30.
Элементы в соответствии с фиг. 2d содержат множество зигзагообразных древесных элементов 30 попеременно с планарными элементами 200 с образованием полостей 300, причем планарный элемент 200, отделяющий два зигзагообразных древесных элемента 30 друг от друга, может присутствовать в случайном распределении во внутреннем слое.
Разумеется возможно, чтобы элементы в соответствии с фиг. 2d, содержали множество зигзагообразных древесных элементов 30 попеременно с планарными элементами 200, образуя полости 300, в которых планарный элемент 200 отделяет два зигзагообразных древесных элемента 300 друг от друга, чтобы по возможности присутствовать вместе с элементами 30, предпочтительно, случайно распределенными.
Данный вариант осуществления определяет подходящий для многослойного композита 1, 10, 100 внутренний слой 3, 3', содержащий по меньшей мере один покрывающий слой 2, 2', 2'' и внутренний слой 3, 3', причем покрывающий слой 2, 2', 2'' расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой 3, 3' и жестко соединяется с ним, при этом внутренний слой 3, 3' содержит древесные элементы 30, содержащие расположенные зигзагами листовые участки, причем зиг-участок 50 элемента 30 вместе с примыкающим заг-участком 60 элемента 30 образуют между собой общее ребро 70 так, что элемент 30 сконфигурирован в форме зигзага, и при этом зигзагообразные элементы 30 расположены во внутреннем слое так, что два таких ребра 70 двух зигзагообразных элементов 30 пересекаются под углом, отличным от нуля, при этом два зигзагообразных элемента 30 жестко соединены друг с другом в точке пересечения; причем внутренний слой 3, 3' содержит по меньшей мере один элемент, содержащий два зигзагообразных древесных элемента 30, приклеенные к планарному элементу 200 так, что два зигзагообразных элемента 30 и планарный элемент 200 образуют между собой множество полостей 300, при этом планарный элемент 200 окружен двумя зигзагообразными древесными элементами 30 в виде сэндвича.
В дополнительном варианте осуществления, также возможно присутствие во внутреннем слое 3, 3' зигзагообразных древесных элементов 30, вместе с элементами в соответствии с фиг. 2b и в соответствии с фиг. 2с, и в соответствии с фиг. 2d. Предпочтительно, элементы расположены или распределены во внутреннем слое произвольно.
В дополнительном варианте осуществления, также возможно, чтобы зигзагообразные древесные элементы 30, вместе с элементами в соответствии с фиг. 2с и в соответствии с фиг. 2d, присутствовали во внутреннем слое 3, 3'. Предпочтительно, элементы расположены или распределены во внутреннем слое произвольно.
В дополнительном варианте осуществления, также возможно, чтобы зигзагообразные древесные элементы 30, вместе с элементами в соответствии с фиг. 2b и в соответствии с фиг. 2d, присутствовали во внутреннем слое 3, 3'. Предпочтительно, элементы расположены или распределены во внутреннем слое произвольно.
В дополнительном варианте осуществления, также возможно, чтобы элементы в соответствии с фиг. 2b и в соответствии с фиг. 2d присутствовали во внутреннем слое 3, 3'. Предпочтительно, элементы расположены или распределены во внутреннем слое произвольно.
В дополнительном варианте осуществления, также возможно, чтобы элементы в соответствии с фиг. 2с и в соответствии с фиг. 2d присутствовали во внутреннем слое 3, 3'. Предпочтительно, элементы расположены или распределены во внутреннем слое произвольно.
Зигзагообразные древесные элементы в сочетании с планарными древесными элементами или без них, могут также смешиваться с обычными производными элементами древесного материала, такими как стружка или древесные волокна, для создания сердцевины легкой конструкции. Данная склеенная смесь может быть спрессована в легкую строительную плиту из производного древесного материала, которая имеет дополнительную увеличенную однородность. В данном случае возможность использования существующих технологий, например, изготовления древесностружечных плит, является особенно предпочтительной, поскольку обеспечивает возможность изготовления плит, имеющих значительно более низкую объемную плотность, чем стандартная плита.
На фиг. 4 показано расположение зигзагообразных древесных элементов 30' внутреннего слоя 3, 3' на покрывающем слое 20' другого предпочтительного варианта выполнения многослойного композита 1, 10, 100 согласно изобретению. Расположение древесных элементов является случайным, что предполагает анизотропную механическую идентификацию полученной плиты. Древесным элементом 30' является зигзагообразный элемент в виде полосы, имеющий только одно ребро 70 между прилегающими зиг- и заг-участками 50 и 60. В общих чертах, элемент в виде полосы является элементом, длина которого больше, чем ширина, что выражается коэффициентом с, причем с предпочтительно находится между верхним и нижним пределом в соответствии с {2; 3; 5}<с<{3; 5; 8; 10; 20}. Разумеется данный элемент может также содержать множество взаимно примыкающих зиг- и заг-участков, чтобы иметь множество ребер 70.
На фиг. 5а показано поперечное сечение зигзагообразного древесного элемента 7 внутреннего слоя другого предпочтительного варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению, например, плиты согласно изобретению. Участок 7' ребра, образованный между зиг- и заг-участками, имеет острое ребро. Древесный элемент 7 имеет только один участок ребра, но может также содержать множество участков ребер, как показано пунктирными линиями.
На фиг. 5b показано поперечное сечение зигзагообразного древесного элемента 8 внутреннего слоя другого предпочтительного варианта выполнения многослойного композита согласно изобретению. Участок 8' ребра образует не острое ребро, но скорее криволинейное ребро в виде криволинейной плоскости, которое может достигать высоты Н древесного элемента. Древесный элемент 8 содержит только один участок ребра, но может содержать множество участков ребра, как показано пунктирными линиями.
На фиг. 6а и 6b показано устройство, с помощью которого зигзагообразные древесные элементы могут изготавливаться путем складывания. На фиг. 6а показан вид сбоку устройства, используемого для складывания. На фиг. 6b показан вид в направлении вхождения.
В данном способе, шпон или шпоноподобные элементы, например, отходы измельченной древесины, имеющие влажность древесины на выходе, составляющую по меньшей мере 30%, поступает/поступают в режущий блок, известный из предшествующего уровня техники, при этом направление древесных волокон является перпендикулярным направлению перемещения. Данный режущий блок разрезает шпон или отходы измельченной древесины на полосы или древесные элементы, имеющие ширину от 10 до 80 мм, по выбору. Данная полоса или данные древесные элементы поступают в профилирующий инструмент, который, в соответствующей последовательности начиная от середины, вдавливает зигзагообразный профиль в перпендикулярном направлении к древесным волокнам до тех пор, пока вся ширина не будет профилирована. Профилирующий инструмент оснащен нагревателем, который нагревает опилки после профилирования и высушивает их до уровня влажности, необходимого для дополнительной обработки. При этом упругое последействие профилирования одновременно сводится к минимуму. После профилирования и сушки, древесные элементы проходят через склеивающее устройство роликового типа, в котором складываемые ребра обеспечиваются на обеих сторонах предпочтительно термопластичным адгезивом. Адгезив быстро сохнет на пока еще горячих опилках и восстанавливает активность при последующем сжатии опилок. После этого выполняется деление профилированных древесных элементов на части длиной от 8 до 80 мм в направлении, параллельном древесным волокнам. Крайние участки соответственно меньших длин используются совместно, как и части полос, которые появляются во время расщепления шпона.
Для изготовления легкой строительной плиты, покрытые адгезивом опилки рассыпаются на подготовленный покрывающий слой так, что опилки статистически распределяется на площади по направлению и расположению, аналогично другим стружечным материалам, например, древесностружечным плитам. После нанесения верхнего покрывающего слоя, панель изготавливается прессовкой с умеренной силой сжатия, что ведет к взаимному контакту ребер измельченной древесины. Твердение адгезива может быть ускорено путем контактного нагрева, высокочастотного нагрева или нагрева горячим воздухом.
При изготовлении элементов древесного регулярного каркаса путем соединения зигзагообразных древесных элементов и планарных, то есть планарно сконфигурированных древесных элементов, на оба типа древесных элементов после профилирования наносится клей, и они одновременно соединяются вместе и склеиваются.
В соответствии с предпочтительным вариантом, профилирующий инструмент не нагрет. После профилирования происходит склеивание еще влажных опилок с помощью затвердевающего от влаги адгезива на полиуретановой основе и склеивание зигзагообразных древесных элементов и планарных древесных элементов вместе. В результате данного склеивания, зигзагообразный профиль фиксируется. Любое упругое последействие, таким образом, исключается.
После склеивания происходит деление на части определенной ширины, и, наконец, сжатие опилок каркаса в легкую строительную плиту.
При обработке пока еще влажных опилок, возможна последующая сушка сердцевины с помощью боковой подачи воздуха, чтобы придать панели окончательную влажность.
В первом примерном варианте осуществления (Пример 1), полоса 4 шпона толщиной 0,6 мм, с величиной влажности древесины 30%, имеющая один метр в длину в направлении, перпендикулярном древесным волокнам, и 50 мм в ширину в направлении вдоль волокон, подается на нагретый барабан 5 шириной 40 мм, снабженный зигзагообразным и прочно зажатым профилем с шагом 5 мм, и, начиная от середины, впрессовывается в профиль с помощью нагретого скользящего башмака 6.1, который следует по центру профиля. За ним следуют скользящие башмаки 6.2, 6.3 и т.д., которые соответственно спрессовывают соседние профили в полосу шпона до тех пор, пока вся ширина полосы шпона не будет профилирована. Поэтапное профилирование, начинающееся от середины, гарантирует формовку без внутренних напряжений. Затем подготовленная-профилированная полоса 4.1 шпона удерживается на барабане 5 с помощью нагретой аналогичным образом ленты 700 и высушивается на нем. Профиль полосы шпона, таким образом, фиксируется. Затем следует склеивающее устройство 800 роликового типа, в котором полоса 4.1 шпона обеспечивается клеем на ребрах профиля. После этого, полоса 4.1 шпона разделяется в известном режущем устройстве на зигзагообразные древесные элементы шириной 20 мм, например, древесные элементы 30. Данные древесные элементы спрессовываются в древесную легкую строительную плиту с объемной плотностью 300 кг/м3, имеющую высокую статическую несущую способность.
В дополнительном примерном варианте осуществления (Пример 2), отходы измельченной древесины толщиной 0,3 мм, длиной 200 мм и шириной 30 мм подаются в направлении, перпендикулярном перемещению в режущем блоке, и делятся на древесные элементы длиной 4 0 мм. В соответствии с Примером 1, данные древесные элементы подаются в профилирующее устройство, зигзагообразный профиль которого имеет шаг 4 мм. Последующая обработка соответствует Примеру 1. В конце обработки создается древесная легкая строительная плита с тонкой и однородной структурой, имеющая объемную плотность 250 кг/м3. Особое преимущество состоит в преимущественно автоматизированном изготовлении.
В дополнительном примерном варианте осуществления (Пример 3), полоса шпона в соответствии с Примером 1, профилированная в форме зигзага и покрытая клеем, совмещается с планарной полосой шпона шириной 24 мм и приклеивается к ней. Данная склеенная полоса проходит через пару клеящих роликов, чтобы обеспечить клеем ребра профиля или внешнюю поверхность планарной полосы. После прохождения через режущее устройство, имеются опилки в форме правильного каркаса в соответствии с фиг. 2b. При сжатии образуется древесная легкая строительная плита, имеющая объемную плотность 180 кг/м3.
На фиг. 7а показано изготовление зигзагообразного древесного элемента из деревянного бруса 13 с помощью резки ножом 1000. В соответствии с изобретением, нож 1000, используемый при изготовлении лущеного или строганого шпона или шпоновой измельченной древесины, имеет зигзагообразный профиль.
На фиг. 7b показан полученный древесный элемент, например древесный элемент 30. Его размер может быть впоследствии уменьшен, например, в режущем блоке.
На фиг. 7с показан зигзагообразный древесный элемент 30 согласно фиг. 7b, в котором зигзагообразный профиль имеет такой размер, что древесные волокна 3000 имеют длину 4000, по меньшей мере вдвое большую, чем толщина 500 и, следовательно, обеспечивают хорошую прочность в поперечном направлении при растяжении и сдвиговую прочность. В данном варианте, изготовление профилированных частей в одном процессе, а также высокое постоянство профилей, является предпочтительным. Древесные волокна, проходящие под наклоном к стержням профиля, представляют собой компромисс между прочностью и большей толщиной набухания.
В дополнительном примерном варианте осуществления (Пример 4) на фиг. 8а и 8b показано устройство для изготовления зигзагообразных древесных элементов с помощью резки. На фиг. 8а показан вид сбоку, на фиг. 8b - вид сверху. На известном станке для строгального шпона профилированный шпон 400 высотой 11 до 3 мм отрезается от деревянного бруса 13 высотой 400 мм с помощью ножа 1000, имеющего профиль в форме зигзага и шаг профиля 5 мм. Толщина профилированного шпона (500 на фиг. 7с) составляет 0,5 мм. К профилирующему ножу 1000 с интервалами 25 мм присоединены лущильные ножи 12, которые разрезают образованный профилированный шпон 400 на полосы шириной 25 мм и длиной 400 мм. Данные полосы, в которых направление древесных волокон проходит в поперечном направлении относительно продольной оси, измельчаются в известной молотковой мельнице в древесные элементы, имеющие среднюю ширину 16 мм, например, в древесные элементы 30. За этим следует сушка, просеивание и склеивание в известных барабанах, после чего приготовленные таким образом зигзагообразные древесные элементы распределяются с помощью известных распределяющих механизмов в мате и спрессовываются вместе с покрывающими слоями в легкую строительную плиту, имеющую объемную плотность 350 кг/м3.
В дополнительном примерном варианте осуществления (Пример 5), стружечный станок с дисковым ножом, который обычно используется в технологии древесностружечных плит, оснащен ножами, имеющими профиль в форме зигзага и шаг профиля 3 мм, причем толщина стружки установлена на уровне 0,3 мм. Прикрепленные лущильные ножи разнесены на 20 мм.
Части круглого лесоматериала, карандаши, остающиеся после лущения фанерного кряжа, и другие остаточные материалы являются основным продуктом. Древесные элементы, изготовленные с помощью данного стружечного станка, дополнительно обрабатываются в соответствии с Примером 4. Дополнительным преимуществом данной технологии является ее сопоставимость с высокопроизводительным изготовлением древесностружечных плит, при котором создается очень дешевый древесный легкий строительный материал.
В дополнительном примерном варианте осуществления (Пример 6), лущильный станок оснащен ножом в соответствии с Примером 4. Лист шпона, изготовленный из лущеного бревна и профилированный надлежащим образом, проходит через сушилку для шпона, склеивающий станок роликового типа и, наконец, через непрерывный пресс, в котором напрессовывается лист картона. Затем данный лист делится с помощью известных режущих головок на большие древесные элементы размером 25×25 мм2, образующие правильные каркасы. После сортировки и удаления ненужных компонентов, на данные древесные элементы наносится клей в барабане для нанесения клея, и затем они спрессовываются в древесные легкие строительные плиты, имеющие объемную плотность 200 кг/м3. Использование низкосортной древесины, неподходящей для изготовления обычного шпона, в данном случае выгодно.
На фиг. 9 показаны зигзагообразные древесные элементы 30'', изготовленные путем резки с помощью соответствующим образом профилированного ножа, и не имеющие постоянной толщины профиля. Они отличаются повышенной прочностью на сжатие. При изготовлении элементов, направление резки каждого нового рабочего хода может выполняться со смещением направления на угол до 90°, причем геометрия, и, следовательно, также прочность кусков шпона, обусловленная волокнами, изменяется. Учитывая максимальную разность в направлениях резки 90°, изготовленный ''профилированный древесный элемент'' имеет решетчатую структуру независимо от толщины реза. Помимо деревянного массива, в качестве исходного материала подходят производные лесоматериалы, в частности, имеющие приблизительно одинаковые прочностные характеристики в различных направлениях плиты. Для этого могут использоваться, например, остатки или куски отходов фанеры или древесноволокнистной плиты средней плотности.
Список ссылочных обозначений:
1, 10,1 00 многослойный композит
2, 2', 2'', 20' покрывающий слой
3, 3' внутренний слой
7, 8, 30, 30', 30'' зигзагообразный древесный элемент
50 зиг или заг участок
60 заг или зиг участок
7', 8', 70 ребро между зиг-участком и примыкающим заг-участком; или ребро между заг-участком и примыкающим зиг-участком
40 поверхность контакта или точка контакта между двумя пересекающимися ребрами 7',8',70
200 планарный элемент (планарно сконфигурированный элемент)
300 полость, образованная из зигзагообразных древесных элементов 7, 8, 30, 30', 30'' путем приклеивания к планарному элементу 200
4 полоса шпона
4.1 профилированная полоса шпона
5 барабан
6.1, 6.2, 6.3. скользящие башмаки
700 нагретая лента
800 склеивающее устройство роликового типа
13 древесный брус
3000 древесные волокна
4000 длина древесных волокон 3000
500 толщина заг- или зиг-участка 50, 60 древесного элемента 7, 8, 30, 30', 30''
1000 нож зигзагообразного профиля
400 шпон
11 толщина шпона 400
12 лущильный нож
L длина ребра 7', 8', 70
Н высота зигзагообразного древесного элемента 7, 8, 30, 30', 30''
1. Внутренний слой (3, 3'), предназначенный для многослойного композита (1, 10, 100), содержащего по меньшей мере один покрывающий слой (2, 2', 2", 20') и внутренний слой (3, 3'), где покрывающий слой (2, 2', 2", 20') расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой (3, 3') и жестко соединяется с ним,
при этом внутренний слой (3, 3') включает в себя древесные зигзагообразные элементы (7, 8, 30, 30', 30"), содержащие расположенные зигзагами листовые участки, где зиг-участок (50) элемента (7, 8, 30, 30', 30") вместе с примыкающим заг-участком (60) зигзагообразного элемента (7, 8, 30, 30', 30") образуют между собой общее ребро (7', 8', 70), и при этом зигзагообразные элементы (7, 8, 30, 30', 30") расположены во внутреннем слое (3, 3') так, что два таких ребра (7', 8', 70) двух зигзагообразных элементов (7, 8, 30, 30', 30"), которые могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга, пересекаются под углом, отличным от нуля, причем два зигзагообразных элемента (7, 8, 30, 30', 30") жестко соединены друг с другом в точке пересечения (40),
при этом во внутреннем слое (3, 3'): толщина (500) зиг-участка (50) или заг-участка (60) находится в интервале от 0,2 мм до 2 мм, и/или высота H зигзагообразного элемента (7, 8, 30, 30', 30") находится в интервале от 0,8 мм до 8 мм, и/или длина L ребра (7', 8', 70) находится в интервале от 0,5 см до 10 см; или
толщина зиг-участка (50) или заг-участка (60) имеет размер не более одной десятой толщины внутреннего слоя (3, 3').
2. Внутренний слой (3, 3') по п.1, в котором зигзагообразные древесные элементы (7, 8, 30, 30', 30") содержат повторяющиеся части из зиг-участка (50) или заг-участка (60), причем общие ребра (7', 8', 70), образованные между участками, проходят параллельно друг другу.
3. Внутренний слой (3, 3') по п.1 или 2, в котором зигзагообразные древесные элементы (7, 8, 30, 30', 30") содержат волокна (3000), имеющие предпочтительное направление, причем общее ребро или общие ребра (7', 8', 70) проходит или проходят непараллельно данному предпочтительному направлению; или в котором общее ребро или общие ребра (7', 8', 70) проходит или проходят перпендикулярно данному предпочтительному направлению.
4. Внутренний слой (3, 3') по п.1 или 2, в котором общее ребро или общие ребра (7',8',70) изготовлено или изготовлены путем складывания; или в котором общее ребро или общие ребра (7', 8', 70) изготовлено или изготовлены с помощью резки.
5. Внутренний слой (3, 3') по п.3, в котором длина (4000) волокон (3000) зигзагообразного древесного элемента (7, 8, 30, 30', 30") по меньшей мере в два раза больше толщины (500) зиг-участка (50) или заг-участка (60) зигзагообразного древесного элемента (7, 8, 30, 30', 30").
6. Внутренний слой (3, 3') по п.1 или 2, в котором каждый зигзагообразный древесный элемент (7, 8, 30, 30', 30") приклеен к планарному элементу (200), так что зигзагообразный элемент (7, 8, 30, 30', 30") и планарный элемент (200) образуют между собой одну или более полостей (300).
7. Внутренний слой (3, 3') по п.1 или 2, в котором внутренний слой (3, 3') содержит по меньшей мере один зигзагообразный древесный элемент (7, 8, 30, 30', 30"), приклеенный к планарному элементу (200), так что зигзагообразный элемент (7, 8, 30, 30', 30") и планарный элемент (200) образуют между собой одну или более полостей (300).
8. Внутренний слой (3, 3') по п.1 или 2, в котором внутренний слой (3, 3') содержит по меньшей мере один зигзагообразный древесный элемент (7, 8, 30, 30', 30"), приклеенный к двум планарным элементам (200), так что зигзагообразный элемент (7, 8, 30, 30', 30") и планарные элементы (200) образуют между собой множество полостей (300), причем зигзагообразный древесный элемент (7, 8, 30, 30', 30") окружен в виде сэндвича плоскими элементами (200).
9. Внутренний слой (3, 3') по п.1 или 2, в котором внутренний слой (3, 3') содержит по меньшей мере один элемент, содержащий два зигзагообразных древесных элемента (7, 8, 30, 30', 30"), приклеенных к планарному элементу (200), так что зигзагообразные элементы (7, 8, 30, 30', 30") и планарный элемент (200) образуют между собой множество полостей (300), причем планарный элемент (200) окружен в виде сэндвича двумя зигзагообразными древесными элементами (7, 8, 30, 30', 30").
10. Внутренний слой (3, 3') по п.1, в котором ребро (7', 8', 70) включает четкое ребро в виде линии, а также волнистое или гофрированное ребро в виде криволинейной плоскости или изогнутого участка между зиг-участком (50) или заг-участком (60).
11. Способ изготовления внутреннего слоя (3, 3') по одному из предшествующих пунктов, содержащий по меньшей мере этапы (i)-(iii):
(i) подачи зигзагообразных древесных элементов (7, 8, 30, 30', 30"), содержащих расположенные зигзагом листовые участки, причем зиг-участок (50) элемента (30) вместе с примыкающим заг-участком (60) элемента (7, 8,30, 30', 30") образуют между собой общее ребро (7', 8', 70);
(ii) расположения элементов (7, 8, 30, 30', 30") из этапа (i) так, что два таких ребра (7', 8', 70) двух элементов (7, 8, 30, 30', 30") пересекаются под углом, отличным от нуля; и
(iii) жесткого соединения ребер (7', 8', 70) из этапа (ii), предпочтительно, с помощью адгезива.
12. Многослойный композит (1,10,100), содержащий по меньшей мере покрывающий слой (2,2',2",20') и внутренний слой (3, 3'), причем покрывающий слой (2, 2', 2", 20') расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой (3, 3') и жестко соединяется с ним, причем внутренний слой (3, 3') является внутренним слоем (3, 3') по одному из пп.1-10; или внутренним слоем (3, 3'), изготовленным способом по п.11.
13. Многослойный композит, содержащий по меньшей мере покрывающий слой и внутренний слой, причем покрывающий слой расположен так, что по меньшей мере частично покрывает внутренний слой и жестко соединяется с ним; изготовляемый в соответствии со способом, содержащим по меньшей мере этап (i):
(i) деформации сжатием многослойного композита (1, 10, 100) по п.12.
14. Многослойный композит (1, 10, 100) по п.12 или 13, в котором покрывающий слой содержит материал, выбираемый из: шпона, древесной плиты, древесностружечной плиты, древесноволокнистной плиты, фанерной плиты, пластмассовой плиты, гипсокартона, листового металла, фиброцементной плиты и из одного или более из них.
15. Применение внутреннего слоя (3, 3') по одному из пп.1-10, или внутреннего слоя (3, 3'), изготовленного способом по п.11, или многослойного композита (1, 10, 100) по п.12 или 13 при изготовлении мебели.
16. Внутренний слой (3, 3'), изготавливаемый в соответствии со способом, содержащим по меньшей мере этап (i):
(i) деформации сжатием внутреннего слоя (3, 3') по п.1.
