Способ изготовления трехслойной плиты, плита, изготовленная этим способом, и звукоизолирующая структура - RU2184818C2
Код документа: RU2184818C2
Чертежи
Описание
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу
изготовления трехслойной плиты, предназначенной для применения в качестве или в составе панели для стен, потолков или полов, а также к звукоизолирующей структуре для использования в качестве стены,
потолка или пола.
Изобретение, в частности, предназначено для использования в условиях ограниченного пространства, например в корабельных помещениях, хотя и не ограничено только таким применением.
Уровень техники
В патенте DE 3444992 С2 описывается структура пола, предназначенная для корабельных помещений и сконструированная с учетом требований звуковой
изоляции. Согласно известному решению ячейку покрытия получают, изготовив из стальной пластины толщиной 1 мм неглубокую открытую сверху коробку и заливая в нее смесь, содержащую клей на основе
полиуретана вместе с наполнителями. Сразу же после застывания смеси ячейку переворачивают, помещают на место и обеспечивают ее сцепление со стальной палубой. Ячейки покрытия, изготовленные таким
образом, помещают близко друг к другу, чтобы сформировался слой, покрывающий пол. Когда на первый план выступают особые требования к герметизации относительно газов, это покрытие пола может быть
покрыто стальной пластиной толщиной 0,5 мм с обеспечением ее сцепления с верхней частью ячеек покрытия, и эту структуру можно накрыть ковром.
В опубликованной патентной заявке DE 2706969 В2 описывается звукоизолирующая структура пола (ближайший аналог настоящего изобретения), предназначенная для применения на кораблях и содержащая первые листы (2, см. фиг.1 указанного документа), расположенные копланарным образом, и вторые листы (1), расположенные копланарно и параллельно указанному первому слою для формирования второго, структурного слоя. Первые и вторые листы скреплены друг с другом посредством вязкоупругой массы (например, на основе двухкомпонентного полиуретанового клея), который одновременно выполняет функции наполнителя пространства между первыми и вторыми листами.
При использовании известной структуры в условиях корабля поверх стальной палубы (5) размещают слой волокнистого минерального волокна (4), а поверх первого слоя листов - слой ковра. По структурным соображениям стальные листы во втором структурном слое могут быть дополнительно связаны между собой вдоль стыков через определенные интервалы сваркой. В альтернативном варианте все листы одного слоя, например второго, могут быть объединены в единый лист.
В изображенных на чертежах вариантах известной структуры первые листы (2) расположены под стыками вторых листов (1). Однако они могут располагаться аналогично верхним листам (1) с образованием второго структурного слоя. В этом случае каждый первый лист в сочетании с параллельным ему вторым листом и расположенным между ними наполнителем, который эффективно заполняет пространство между указанными листами и склеивает их друг с другом, образует трехслойную плиту.
Способ изготовления подобной трехслойной плиты соответственно включает операции нанесения эластичной, гасящей колебания смеси (например, полиуретана в вязком или текучем состоянии) на один или на оба указанных листа для образования указанного наполнителя, взаимного сопряжения указанных листов и приложения усилия сжатия к указанным листам для того, чтобы приблизить их друг к другу и предоставления возможности для указанной смеси застыть до эластичного, гасящего колебания состояния.
Авторы изобретения обнаружили, что, с точки зрения способности к ослаблению звука и колебаний, эффективность такого пола критично зависит от тонкого регулирования толщины вязкоупругого слоя и от достижения полного поверхностного контакта между вязкоупругим слоем и стальными листами двух структурных слоев. Однако отклонение верхней поверхности вязкого слоя от плоскости, неизбежные искажения стальных листов, создающие воздушные пузыри, и затруднения при осмотре вязкого слоя во время процесса застывания могут привести к осложнениям во время конструирования и к дефектам конечного продукта.
Эти затруднения в данной области преодолеваются применением второго структурного слоя стальных листов сравнительно небольших форматов, например, не больше 60•60 см, использованием тяжелого балласта и тщательным исполнением. Тем самым осложняется процедура изготовления, а небольшие форматы стальных листов второго структурного слоя ограничивают структурную жесткость, обеспечиваемую таким полом. Кроме того, перепады уровней между соседними листами требуют экстенсивного заполнения с использованием той же вязкой смеси, которую применяют под вторым структурным слоем, причем эта смесь имеет высокую стоимость и неудобна в обращении.
Сущность изобретения
В
рамках изобретения разработан способ изготовления трехслойной плиты, описанный в п.1 формулы. Согласно этому способу в листе второго слоя выполняют, по меньшей мере,
одно сквозное отверстие При
необходимости число отверстий может быть увеличено. Отверстия используют для того, чтобы контролировать пространство между листами и, таким образов, состояние, в частности,
толщину вязкого слоя.
Благодаря этому обеспечивается возможность полностью избежать образования воздушных пузырей. Кроме того, при необходимости отверстия можно использовать для нагнетания
дополнительного количества вязкой
массы. Если при осмотре обнаруживается, что, например, из-за локальных искажений листов пространство между ними слишком широко, для исправления ситуации можно легко
отрегулировать усилие сжатия,
приложенное к верхней поверхности листа. После застывания вязкой массы она сцепляется с листами, и усилие сжатия может быть уменьшено.
Способ согласно изобретению применим к трехслойным плитам, применяемым для покрытий пола, а также для структур стен или потолков. Листы могут содержать структурный материал в виде листов любого типа, в частности, листов из стали, алюминия или других металлов. При необходимости трехслойная плита с обратной стороны может быть покрыта другими материалами, также выбранными исходя из их звукоослабляющих свойств, например, волокнистой минеральной ватой. В том случае, когда подобное покрытие не применяют, функции первого листа может выполнять стальная палуба, переборка или потолочная пластина.
Перед операцией
взаимного сопряжения указанных листов способ согласно настоящему изобретению предпочтительно предусматривает операцию прикрепления распорных средств, выполненных с возможностью
задания расстояния
между листами, к одному или обоим указанным листам
Распорные средства можно создать установкой набора структурных распорок, например прокладок из дерева, стали,
минеральной ваты или
какого-либо другого материала, а также путем введения наполнителя, состоящего из указанной смеси в вязком или текучем состоянии, для формирования покрытия на одном или на обоих
указанных листах и
предоставления наполнителю возможности застывания до, по меньшей мере, вязкого состояния до начала операции взаимного сопряжения указанных листов. Предварительная обработка, по
меньшей мере, одного из
листов с применением наполнителя из вязкоупругой массы с предоставлением ей возможности застыть, по меньшей мере, до вязкого состояния перед операцией приведения листов в
соприкосновение друг с другом
имеет особое преимущество при установке трехслойных плит для панелей стен или потолка, т.е. когда наливание текучей массы на месте монтажа, т.е. после установки плит,
затруднено.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения поверхность покрытия может быть текстурирована, например, наливанием вязкой массы в текучем состоянии на текстурированный материал из фольги и помещением листа поверх этой системы. Текстурирование поверхности покрытия обеспечивает простой способ эффективного контроля толщины покрытия.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения окончательное заполнение вязкоупругой массой может быть проведено снизу вверх после операции приведения листов в соприкосновение друг с другом за счет нагнетания дополнительного количества массы, находящейся в вязком или текучем состоянии, через указанное отверстие или отверстия с предоставлением ей возможности застыть. Тем самым обеспечивается полное заполнение пространства между листами, кроме того, через указанное отверстие в данное пространство может быть дополнительно введен наполнитель из указанной смеси, находящейся в вязком или текучем состоянии.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения нагнетание массы продолжают до тех пор, пока не будет замечен избыток массы, вытесняемый по краю листа вдоль всего его контура.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения листы, по меньшей мере, до застывания массы соединяют между собой с помощью структурирующего компонента (такого как винт, болт, заклепка или фрагмент сварного соединения). Этот компонент легко вводится через отверстие во втором листе. Такая мера предосторожности обеспечивает требуемое положение листов относительно друг друга, облегчая тем самым такие последующие операции, как введение дополнительного балласта или регулирование усилия сжатия, т.к. при этом устраняется опасность сдвига листов из предназначенных положений в результате указанных операций. Дополнительный структурирующий компонент можно также использовать для полного или частичного приложения усилия сжатия. Например, к первому листу можно приварить болт, а навинченные на болт гайку и шайбу затянуть, чтобы приблизить второй лист к первому. Если в центре второго листа проделано отверстие, чтобы удержать этот лист, можно использовать один болт с шайбой и, при необходимости, с прокладкой или применить другое аналогичное средство для распределения усилия.
В альтернативном варианте во втором листе плиты выполняют несколько отверстий с регулярным расположением.
С использованием трехслойных плит по изобретению могут изготовляться панели, которые могут содержать любое число трехслойных плит, изготовленных согласно способу в соответствии с изобретением.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения первый и второй листы содержат стальные или алюминиевые пластины, а размер второго листа равен размеру первого листа или меньше его. Использование маленького размера стальной или алюминиевой пластины для второго листа уменьшает отражение и излучение звука от панели и в сторону соседних панелей.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения смесь содержит вязкоупругую демпфирующую массу на полимерной основе. Особо предпочтительные полимеры содержат полиуретан и акрилат.
В своем втором аспекте настоящее изобретение относится к трехслойной плите для применения в панели для стены, панели для потолка или панели для пола, которая изготовлена способом согласно любой из рассмотренных выше модификации. В частности, входящие в состав плиты первый и второй листы представляют собой стальные или алюминиевые листы, причем предпочтительно второй из указанных листов имеет толщину меньшую, чем толщина первого листа.
Смесь, образующая
при застывании наполнитель,
заполняющий пространство между указанными листами, предпочтительно содержит вязкоупругую демпфирующую массу на основе полимера
В рамках изобретения разработана
также звукоизолирующая
структура, содержащая первый структурный слой, образованный первым листом или первыми листами, расположенными копланарным и смежным образом, второй, структурный, слой,
пространственно параллельный
указанному первому слою и образованный копланарно расположенными вторыми листами. Листы указанного второго структурного слоя приведены в сопряжение с листами указанного
первого структурного слоя с
приложением усилия сжатия для сближения указанных структурных слоев друг с другом. В состав структуры входит также наполнитель, который содержит эластичную, гасящую
колебания массу и эффективно
заполняет пространство между листами соответствующих слоев, скрепляя эти листы друг с другом. При этом, по меньшей мере, на один из первых или вторых листов смесь для
создания при застывании до
эластичного состояния, по меньшей мере, части указанного наполнителя нанесена до того, как листы структуры приведены во взаимное сопряжение.
В отличие от аналогичных известных структур в каждом из вторых листов выполнено, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, причем усилие сжатия отрегулировано в зависимости от оценки полученных, с использованием указанных отверстий, результатов контроля пространства между структурными слоями.
В предпочтительном варианте структуры по изобретению, по меньшей мере, к одному из первых или вторых листов прикреплены распорные средства, задающие расстояние между листами соответствующих структурных слоев. Кроме того, первые листы могут быть структурно связаны между собой сваркой по их краям, проведенной до операции приведения листов соответствующих слоев во взаимное сопряжение.
На обратной стороне одного из указанных структурных слоев может иметься подложечный слой мягкого материала, гасящего звук, такого как волокнистая минеральная вата.
В этой структуре, которая может служить стеной, потолком или полом, соединены преимущества предыдущих разработок по изоляции звука и колебаний с легкостью изготовления и относительно низкой стоимостью материалов. Указанную структуру можно комбинировать с другими структурами, такими как мягкие прослойки, для дополнительного ослабления звука, или она может быть использована как отдельный структурный компонент, предназначенный для ослабления звука и колебаний. Структура по изобретению легко комбинируется с другими структурными компонентами, так что ее можно устанавливать для различных целей, например для повышения эстетического уровня и т.д.
Другие особенности изобретения и задачи, на решение которых оно направлено, будут очевидны из дальнейшего детального описания предпочтительных вариантов осуществления, которое приводится со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей.
На
фиг. 1 показано поперечное сечение фрагмента трехслойной плиты согласно первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 2 иллюстрирует плиту согласно
второму варианту осуществления
изобретения в той же проекции, что и на фиг.1;
фиг. 3 иллюстрирует плиты согласно третьему варианту осуществления изобретения в той же проекции, что и на фиг.1;
фиг. 4 представляет
собой проекцию части стеновой структуры согласно изобретению;
фиг.5 представляет собой поперечное сечение фиг.4 по линии В-В;
фиг.6 представляет собой
сечение фиг.4 по линии С-С;
фиг. 7 иллюстрирует горизонтальную проекцию структуры для пола согласно изобретению, из которой для наглядности удалены фрагменты верхних слоев;
фиг. 8
иллюстрирует вертикальное
поперечное сечение фрагмента структуры по фиг.7.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения/
Все чертежи имеют схематичный
характер, не предусматривающий
соблюдения масштаба и иллюстрирующий только детали, существенные для того, чтобы специалисты в данной области техники получили возможность практического использования
изобретения, прочие детали
исключены для сохранения наглядности. На всех чертежах идентичные или сходные детали обозначены одинаковыми ссылочными номерами.
Фиг.1 иллюстрирует поперечное сечение фрагмента трехслойной плиты 1 согласно первому варианту осуществления изобретения. Эта плита содержит первый лист 4, наполнитель 6 и второй лист 5, наложенные друг на друга по типу сэндвича. Наполнитель 6 эффективно заполняет пространство 10 между листами. Во втором листе 5 проделывают одно или несколько отверстий 7, проходящих также через объем наполнителя. При наличии нескольких отверстий они могут иметь регулярное расположение.
Как показано на фиг.1, через два таких отверстия введены болты 16, чтобы стыковаться с резьбовыми отверстиями в первом листе 4. Эти болты, которые могут быть снабжены шайбами или прокладками для распределения усилия, можно задействовать для приложения и регулирования усилия сжатия, прижимающего (приближающего) первый и второй листы друг к другу.
Одно из отверстий 7, показанное на фиг.1 между двумя болтами, не использовалось для введения болта, а было оставлено открытым, что позволяло ввести зонд 29, которым можно точно измерить глубину отверстия и, следовательно, толщину наполнителя или пространства между листами. Результаты подобного контроля могут быть использованы для регулирования усилия сжатия.
Предпочтительными материалами для листов являются стальные пластины и согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения размер второго листа равен размеру первого листа или меньше его. Прошел испытания и проявил хорошие свойства вариант осуществления, в котором первый лист, второй лист и наполнитель имеют соответственно толщину 3 мм, 1,5 мм и приблизительно 1 мм.
Распорные средства, т. е. распорки 8, показанные на фиг.1 и предназначенные для задания размера пространства 10 между листами, могут содержать прокладки из стали, дерева или минеральной ваты, а также из любого другого твердого материала, прикрепляемые предпочтительно к одному или обоим листам плиты перед операцией их взаимного сопряжения.
Трехслойные плиты типа показанной на фиг.1 могут иметь индивидуально выбираемые форматы или длины. Однако можно изготовить плиту и в формате, стандартизированном для панелей, предназначенных для использования в качестве структурного полуфабрикатного компонента, который может быть установлен в виде отдельной единицы. Такая плита может быть изготовлена также и на месте ее установки с использованием, например, палубы или переборки в качестве первого листа.
Фиг. 2 иллюстрирует трехслойную плиту 2 согласно второму варианту осуществления изобретения. В представленном на фиг.2 варианте второй лист прошел предварительную обработку путем нанесения покрытия из смеси. Предпочтительный способ нанесения такого покрытия включает в себя операцию текстурирования поверхности указанного покрытия путем выливания смеси, находящейся в текучем состоянии, на лист текстурированной фольги. Затем поверх этой системы помещают металлическую пластину для формирования второго листа и предоставляют смеси возможность застыть полностью или, по меньшей мере, частично до вязкого состояния.
Эта процедура облегчает регулирование толщины слоя смеси, которое при других обстоятельствах было бы затруднено, т.к. смесь обычно наливают в достаточно текучем состоянии, а лист может искривляться. После частичного застывания текстурированную фольгу удаляют и осуществляют операцию взаимного сопряжения листов, образующих плиту, т.е. второй лист 5 с частично застывшей смесью, образующей покрытие 11, помещают на первый лист 4 и закрепляют болтом 16. Во втором варианте осуществления изобретения текстурированное покрытие 11 является эффективным средством разделения листов.
Прошел испытания и обнаружил хорошие свойства вариант осуществления изобретения, в котором доводили покрытие и введенный дополнительный слой до толщины соответственно 0,7 и приблизительно 0,3 мм.
Сразу же после закрепления второго листа через одно или через несколько отверстий 7 с помощью инжектора 28, введенного в отверстие, может быть введено дополнительное количество образующей наполнитель смеси в вязком или текучем состоянии. С целью заполнения этого объема и обеспечения полного поверхностного контакта между покрытием и первым листом прикладывают давление нагнетания, достаточное для введения текучей смеси 9 во внутреннее пространство между поверхностью покрытия 11 и первым листом 4. Нагнетание может продолжаться до тех пор, пока не будет замечено выдавливание (истечение) избытка смеси вдоль всего контура второго листа.
На фиг. 3. показана структура трехслойной плиты 3 согласно третьему варианту осуществления изобретения.
В третьем варианте осуществления изобретения сначала на поверхность первого листа 4 накладывают смесь в вязком или текучем состоянии и предоставляют ей возможность частично или полностью застыть до вязкого состояния. Поверхность смеси выравнивают или разглаживают. Однако в способе согласно изобретению в определенной степени допустимы некоторые отклонения от выровненной поверхности. На фиг.3 эти отклонения от плоскости для наглядности сильно увеличены. Полузастывшая смесь образует покрытие 11.
Затем плиту, формирующую второй лист 5, вводят в контакт с поверхностью покрытия 11 и закрепляют болтами 16 так же, как в предыдущих вариантах. Полузастывшее покрытие 11 служит в качестве распорных средств для регулирования пространства между листами.
Инжектор 28 вводят в одно из отверстий 7 и нагнетают смесь 9 в текучем или вязком состоянии под давлением, достаточным для введения ее во внутреннее пространство между покрытием 11 и вторым листом 5, чтобы эффективно заполнить этот объем и обеспечить полный поверхностный контакт со вторым листом.
Смеси 9 и покрытию 11 предоставляют возможность полностью застыть, и болты могут быть удалены или выкручены, но при желании их можно оставить на месте.
Согласно другим (не показанным) предпочтительным вариантам осуществления изобретения остающиеся болты, вместо завинчивания в резьбовых отверстиях, прикрепляют к первому листу сваркой, а второй лист закрепляют гайками на резьбе соответствующих остающихся болтов.
Стеновая структура согласно изобретению иллюстрируется фиг.4, 5 и 6. Структура 12 стены, по существу, содержит первый лист 30, наполнитель 6 и вторые листы 13. В этом случае первый лист 30, по существу, содержит переборку 27. Переборка снабжена выступающими ребрами 19 с фланцами. На эту переборку наносят смесь и вторые листы 13, применяя, по существу, любой из вышеописанных способов. Вторые листы 13 имеют боковые разрывы, чтобы оставить зазоры 15 между контурами 14 соседних листов.
Ребра 19 (см., в частности, фиг.5) используют для присоединения планок 20, протянутых во взаимосвязанных разрывах поперек вторых листов. Между планками и внешней стороной вторых листов 13 вставлены клинья 21 для того, чтобы приложить усилие сжатия, прочно удерживающее вторые листы относительно первого листа 4. Так же, как в приведенных выше примерах, каждый из вторых листов 13 снабжен центральным отверстием, и через него пропущен болт для закрепления каждого из листов 13.
Центральный болт в каждом листе 13 обеспечивает возможность быстрого размещения листов и их закрепления, после чего довольно много времени может уйти на прикрепление планок и установку клиньев. Переборку и листы можно предварительно обработать смесью, а после размещения листов в положениях, показанных на фиг.4-6, можно провести нагнетание дополнительного количества смеси, используя отверстия в листах (не показаны) не только для нагнетания, но и для контроля пространства между структурными слоями и для регулировки заполнения и усилия сжатия по результатам этого контроля.
В вариантах, не предусматривающих наличие выступающих ребер, через отверстия в листах можно пропустить дополнительные болты и затянуть их, чтобы обеспечить требуемое усилие сжатия. По меньшей мере к одному из первых и вторых листов могут быть прикреплены распорные средства, аналогичные описанным выше применительно к трехслойной плите. Подобными способами можно построить структуры потолка и пола.
Обсуждение структуры пола, разработанной согласно изобретению, рассматривается со ссылкой на фиг. 7 и 8. Из более подробного рассмотрения фиг.8 видно, что эта структура 22 пола в своей основе устанавливается поверх палубы 23 и в числе основных компонентов содержит слой 25 волокнистой минеральной ваты, первый структурный слой 17, наполнитель 6 из эластичной смеси, гасящей колебания, второй структурный слой 18 и покрывающий систему ковер 26. Края первого и второго структурных слоев расположены сбоку от переборки 27, чтобы прерывать любую передачу вибраций.
Из более подробного рассмотрения фиг.8 видно, что установка структуры пола по изобретению в основном проводится следующим образом.
Сначала маты 25 из волокнистой минеральной ваты укладывают таким образом, чтобы покрыть всю палубу 23. Для образования первого структурного слоя 17 укладывают с взаимным стыкованием первые листы 30 (см. фиг.7) и, исходя из структурных соображений, закрепляют их через заданные интервалы сваркой встык с формированием сварных швов 24.
Поверх этих листов выливают смесь 9 и выравнивают или разглаживают ее. Поверх слоя смеси укладывают вторые листы 13, подогнанные для образования второго структурного слоя 18, бок о бок друг с другом с боковыми зазорами или промежутками 15 между их контурами 14. Эти листы 13 снабжены отверстиями 7 с регулярными промежутками между ними. Листы первого структурного слоя прикрепляют к листам второго структурного слоя сваркой через, по меньшей мере, несколько соответствующих отверстий. Дополнительное количество смеси можно нагнетать через любые пригодные для этого соответствующие отверстия. Сразу после застывания смеси изготовление структуры заканчивают удалением выступающих соответствующих болтов и покрытием сверху ковром 26.
В альтернативных способах скрепления листов двух структурных слоев друг с другом используют винты или заклепки.
По описанному способу был изготовлен экземпляр структуры. Он содержал 40 мм минеральной силикатной ваты, листы форматом 100•200 см толщиной 3 мм для первого структурного слоя, слой смеси толщиной 1 мм и листы толщиной 1,5 мм того же формата для второго структурного слоя. Вторые листы были снабжены отверстиями, нанесенными в виде регулярной сетки с интервалами 10 см. Из-за большего формата листов, применяемых во втором структурном слое, и из-за лучшего контроля поверхностного связывания второго структурного слоя структурная жесткость, обеспечиваемая таким полом, превосходит этот параметр для полов сопоставимого типа, изготовленных известными способами.
Хотя выше были описаны достаточно характерные варианты осуществления изобретения, настоящее описание преследовало только иллюстративные цели, и подразумевается, что объем изобретения ограничен только прилагаемой формулой изобретения.
Реферат
Изобретение относится к строительству и может быть использовано, в частности, в условиях ограниченных пространств. Способ изготовления трехслойной плиты, которая содержит первый лист, второй лист, расположенный в пространстве параллельно относительно указанного первого листа, и наполнитель, содержащий эластичную, гасящую колебания смесь, который эффективно заполняет пространство между указанными листами и склеивает их друг с другом, включает операции нанесения, по меньшей мере, на один из указанных листов наполнителя для образования, по меньшей мере, части указанного наполнителя, взаимного сопряжения указанных листов и приложения усилия сжатия к указанным листам для того, чтобы приблизить их друг к другу, и предоставления возможности для указанной смеси застыть до эластичного, гасящего колебания состояния. В указанном втором листе выполняют, по меньшей мере, одно сквозное отверстие и используют указанное отверстие для контроля пространства между листами и для контроля указанного наполнителя, причем усилие сжатия регулируют в зависимости от оценки результатов контроля. 3 с. и 15 з.п.ф-лы, 8 ил.
