Спосіб визначення конструктивних параметрів композитних стінових панелей

Реферат: Винахід належить до композитних стінових панелей, зокрема до способу визначення конструктивних параметрів стінової плити, що включає: забезпечення значення твердості серцевини стінової плити; визначення необхідного значення опору протяганню цвяхів, виходячи з товщини типу стінової плити; розрахунок за допомогою процесора значення твердості паперового облицювання, виходячи з зазначеного забезпеченого значення твердості серцевини і зазначеного визначеного значення опору протяганню цвяхів; при цьому розрахунок зазначеного значення твердості паперового облицювання виконують по наступній формулі: Опір протяганню цвяхів (фунти-сили)=а (фунти-сили)+[b (фунти-сили/кН/м)(твердість паперового облицювання (кН/м))]+[с (фунти-сили/кв. дюйм)(твердість серцевини (кв. дюйм))], де а=4,2126759, b=0,009490606731, с=0,092421774; відображення зазначеного розрахованого значення твердості паперового облицювання на пристрої відображення; і UA 105051 C2 (12) UA 105051 C2 вибір типу паперового облицювання для стінової плити, виходячи із зазначеного відображеного значення твердості паперового облицювання. UA 105051 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ОБЛАСТЬ ВИНАХОДУ Винахід відноситься до композитних стінових панелей. Зокрема, він відноситься до способу визначення конструктивних параметрів гіпсової стінової плити. ПЕРЕДУМОВИ ВИНАХОДУ Композитні стінові панелі, такі, як гіпсова стінова плита, часто застосовуються в житловому будівництві як внутрішні стіни і стелі. Деякі з основних переваг стінової плити над іншими матеріалами полягають у тім, що стінова плита є менш дорогою, антипіреном і легкою у використанні при застосуванні в будівництві. У будівництві стінова плита звичайно кріпиться до дерев'яних або металевих опор каркасних стін і стель кріпильними деталями, такими, як цвяхи або гвинти. Оскільки стінова плита є відносно важкою, вона повинна бути досить міцною, щоб запобігти витягуванню кріпильних деталей через стінову плиту, що приводить до того, що стінова плита послабляється або відпадає від опор. Опір протяганню цвяхів - це використовуваний у галузі показник кількості сили, необхідної для того, щоб відірвати стінову плиту від відповідної опори і через голівку цієї кріпильної деталі. Переважні значення опору протяганню цвяхів для стінової плити знаходяться в приблизних межах 65-85 фунтів-сил. Опір протяганню цвяхів - це показник поєднання міцності серцевини стінової плити, міцності паперового облицювання і зчеплення між паперовим облицюванням і серцевиною. Іспити на протягання цвяхів виконують у відповідності зі стандартом С473-00 Американського суспільства по іспитам матеріалів (АSТМ) і використовують машину, що протягає голівку кріпильної деталі вставленої в стіновій плиті для визначення максимальної сили, необхідної для протягання голівки кріпильної деталі через стінову плиту. Оскільки значення опору протяганню цвяхів є важливим показником міцності стінової плити, для стінової плити встановлені мінімальні необхідні значення опору протяганню цвяхів. Відповідно, підприємства-виробники випускають стінову плиту, що має мінімальні необхідні або більш високі значення опору протяганню цвяхів. Для забезпечення того, щоб стінова плита мала мінімальні необхідні значення опору протяганню цвяхів, підприємства-виробники звичайних стінових плит підбирають конструктивні параметри стінової плити. Зокрема, підприємства-виробники звичайно регулюють масу паперового облицювання стінової плити, що має відоме значення міцності серцевини, щоб забезпечити необхідне значення опору протяганню цвяхів. При виготовленні стінову плиту випробують, щоб визначити, чи має вона необхідне значення опору протяганню цвяхів. Якщо визначене при іспиті значення опору протяганню цвяхів стінової плити менше, ніж необхідне значення опору протяганню цвяхів, підприємства-виробники збільшують масу паперового облицювання на стінової плиті. Цей процес повторюють доти, поки не одержать необхідне значення опору протяганню цвяхів. Такий процес неточний і звичайно приводить до того, що визначені при іспиті значення опору протяганню цвяхів перевищують необхідні значення опору протяганню цвяхів через надлишкову масу паперового облицювання, додану до стінової плити. Крім того, надлишкова маса паперового облицювання додає масу стіновій плиті і тим самим підвищує вартість виробництва і витрати на транспортування стінової плити. Крім того, є імовірність непродуктивної витрати часу і матеріалу до досягнення необхідних значень опору протяганню цвяхів на лінії по виробництву стінових плит. Таким чином, є необхідність в удосконаленому способі регулювання систем по виробництву стінових плит, щоб одержувати стінову плиту, що має обговорені значення опору протяганню цвяхів. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Ці й інші задачі, зрозумілі фахівцям, вирішуються пропонованим способом визначення конструктивних властивостей композитних стінових панелей, таких, як стінова плита. Пропонований спосіб призначений для визначення конструктивних параметрів гіпсової стінової плити до початку процесу виготовлення з метою зменшення вартості виробництва і витрат на транспортування, а також значного скорочення часу виготовлення. Зокрема, по пропонованому способу визначають конструктивні параметри стінової плити, і він включає стадію, на якій беруть значення твердості серцевини стінової плити, стадію, на якій визначають необхідне значення опору протяганню цвяхів, і стадію, на якій розраховують значення твердості паперового облицювання, згідно до узятого значення твердості серцевини і визначеного значення опору протяганню цвяхів. Розраховане значення твердості паперового облицювання відображають на пристрої відображення для використання виробником. В іншому варіанті здійснення спосіб виготовлення стінової плити включає стадію, на якій визначають необхідне значення опору протяганню цвяхів, стадію, на якій беруть значення твердості серцевини стінової плити, і стадію, на якій визначають значення твердості паперового 1 UA 105051 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 облицювання, виходячи з необхідного значення опору протяганню цвяхів і узятого значення твердості серцевини. Спосіб включає стадію, на якій визначають масу паперового облицювання, виходячи з визначеного значення твердості паперового облицювання, стадію, на якій вибирають тип паперового облицювання, виходячи з визначеної маси паперового облицювання, стадію, на якій виготовляють стінову плиту, використовуючи обраний тип паперового облицювання й узяте значення твердості серцевини. Визначення конструктивних параметрів до початку процесу виготовлення дозволяє підприємствам-виробникам досягати значного зниження вартості виробництва і витрат на транспортування завдяки виключенню надлишкової маси паперового облицювання, що звичайно додається в стінову плиту, щоб одержати необхідні значення опору протяганню цвяхів. Крім того, значно скорочується час на виготовлення, оскільки потрібно менше часу на іспит готової стінової плити, щоб визначити масу паперового облицювання, необхідного для одержання необхідних значень опору протяганню цвяхів. Крім того, зберігаються конструктивна цілісність і міцність стінової плити, навіть якщо зменшилися додаткова маса і напруга, що вносяться надлишковим паперовим облицюванням. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ГРАФІЧНОГО МАТЕРІАЛУ Фіг. 1 являє собою таблицю, що ілюструє порівняння виміряних даних опору протяганню цвяхів і розрахункових даних опору протяганню цвяхів для тих самих типів стінової плити, у яких використані різні паперові облицювання. Фіг. 2 являє собою графік, що ілюструє опір протяганню цвяхів як функцію твердості паперового облицювання при різних значеннях твердості серцевини. Фіг. З являє собою графік, що ілюструє опір протяганню цвяхів як функцію твердості серцевини при різних значеннях твердості паперового облицювання. Фіг. 4 являє собою графік, що ілюструє залежність між твердістю паперового облицювання і твердістю серцевини при різних необхідних значеннях опору протяганню цвяхів. Фіг. 5 являє собою графік, що ілюструє залежність між масою паперового облицювання і значеннями площі індексу тимчасового опору розриву (TSIA), необхідними для досягнення необхідного значення опору протяганню цвяхів 77 фунтів-сил при різних значеннях твердості серцевини. Фіг. 6 являє собою таблицю, у якій приведені деякі значення маси паперового облицювання і значення площі індексу тимчасового опору розриву (TSIA), необхідні для досягнення необхідного значення опору протяганню цвяхів 77 фунтів-сил при різних значеннях твердості серцевини, складений за графіком на фіг. 5. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Значення опору протяганню цвяхів є критичними для міцності і придатності гіпсової стінової плити. Якщо значення опору протяганню цвяхів для конкретної стінової плити занадто мале, кріпильна деталь, що утримує стінову плиту на каркасі або іншій опорі, може просмикнутися крізь стінову плиту і привести до того, що стінова плита розтріскається, розламається або відпаде від каркаса або опори. Альтернативно, якщо значення опору протяганню цвяхів занадто високі (тобто, значно перевищують необхідні значення опору протяганню цвяхів), це означає, що ресурси на виробництво стінової плити використовуються неефективно, і при виготовленні дарма витрачаються гроші. Одна з задач при виготовленні гіпсової стінової плити - як точно визначити масу паперового облицювання, що корелює з необхідним значенням опору протяганню цвяхів для стінової плити, і як зменшити вартість виробництва і витрати на транспортування, а також скоротити час на виробництво. Як уже відзначалося, підприємства-виробники стінових плит проводять іспити на стіновій плиті, щоб визначити, чи має вона необхідне значення опору протяганню цвяхів. Якщо ні, підприємства-виробники звичайно збільшують масу паперового облицювання стінової плити. Ці операції повторюють, поки не буде досягнуте необхідне значення опору протяганню цвяхів стінової плити. Цей процес неточний і часто приводить до того, що стінова плита має зайве паперове облицювання, що збільшує загальну масу стінової плити і тим самим підвищують вартість виробництва і витрати на транспортування стінової плити, а також час на виготовлення. Відповідно до пропонованого способу, до початку процесу виготовлення визначають масу паперового облицювання або - альтернативно - значення твердості паперового облицювання для стінової плити, яка або яке відповідає необхідному значенню опору протяганню цвяхів. Відповідно до пропонованого способу, використовують наступну формулу, що корелює необхідне значення опору протяганню цвяхів зі значенням твердості паперового облицювання і значенням твердості серцевини стінової плити. Ця формула виглядає в такий спосіб: 60 2 UA 105051 C2 Опір протяганню цвяхів (фунти-сили) = а + [b × (твердість паперового облицювання (кН/м))] + [с × (твердість серцевини (фунти-сили/кв. дюйм))] 5 10 15 (1) де а = 4,2126759, b = 0,009490606731, с = 0,092421774 - сталі, визначені за даними іспитів, найбільш відповідні даним, показаним на фіг. 1. До початку процесу виготовлення визначають значення твердості серцевини стінової плити і стінової плити, що підлягає виготовленню (тобто, чверть дюйма, пів дюйма і т.д.), визначають необхідне значення опору протяганню цвяхів. Ці значення підставляють у вищенаведену формулу (1), щоб визначити значення твердості паперового облицювання стінової плити. Наприклад, значення твердості паперового облицювання для стінової плити, що має значення твердості серцевини 400 фунтів-сил/кв. дюйм і необхідне значення опору протяганню цвяхів 77 футів-сил визначають у такий спосіб: 77 футів-сил = (4,2126759) + [(0,009490606731) × (твердість паперового облицювання (кН/м))] + [(0,092421774) × (400 фунтів-сил/кв. дюйм)], де значення твердості паперового облицювання = 3774 кілоньютонів / метр (кН/м). Значення твердості паперового облицювання - це добуток маси паперового облицювання і значення площі індексу тимчасового опору розриву (TSIA), як показано в наступній формулі: 2 Твердість паперового облицювання (кН/м) = Маса паперового облицювання (г/м ) × × TSIA (кНм/г) 20 25 30 35 40 45 50 55 (2) У вищенаведеному прикладі маса паперового облицювання для вищевказаної стінової плити, що має значення твердості серцевини 400 фунтів-сил/кв. дюйм, необхідне значення опору протяганню цвяхів 77 футів-сил і TSIA 26 кілоньютонів на метр / грам (кНм/г) дорівнює: 2 Маса паперового облицювання (г/м ) = Твердість паперового облицювання (кН/м) / TSIA 2 (кНм/г) = (3774 кН/м) / (26 кНм/г) = 145,15 грам/метр квадратний (г/м ) У вищенаведеній формулі значення TSIA - це результат виміру нормалізованої твердості паперового облицювання у всіх напрямках на стіновій плиті. Зокрема, для визначення TSIA ультразвуковим тестером орієнтації твердості при розтяганні (ТSО®) вимірюють індекс твердості при розтяганні (TSI) у всіх напрямках на стіновій плиті. Чим жорсткіше паперове облицювання, тим більше значення TSIA. Приблизний діапазон значень TSIA для стінової плити - 12-20 кНм/г. Значення твердості паперового облицювання і значення TSIA використовують для визначення маси паперового облицювання, необхідної для досягнення необхідного значення опору протяганню цвяхів для стінової плити, що має зазначене значення твердості серцевини. Таким чином, розрахунок для визначення маси паперового облицювання, - це двоступінчастий процес, у якому спочатку визначають твердість паперового облицювання, а потім масу паперового облицювання для стінової плити, що підлягає виготовленню. Формули (1) і (2) переважно зберігають у пам'яті комп'ютера, персонального цифрового асистента або іншого придатного пристрою. Необхідні значення опору протяганню цвяхів, значення твердості серцевини і сталі також зберігають у пам'яті в базі даних або в іншій формі даних, доступній для пошуку. Пам'ять може являти собою постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ), оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ), постійний запам'ятовуючий пристрій на компакт-диску (CD ROM) чи будь-яку іншу придатну пам'ять або запам'ятовуючий пристрій. Користувач або виробник уводить необхідне значення опору протяганню цвяхів і зазначене значення твердості серцевини для стінової плити в комп'ютер за допомогою клавіатури або іншого придатного пристрою введення. Альтернативно, необхідне значення опору протяганню цвяхів і зазначене значення твердості серцевини для стінової плити можуть завантажувати і зберігати в файлі або папці в пам'яті. За допомогою процесора, такого, як мікропроцесор або центральний процесор (ЦП), розраховують масу паперового облицювання для стінової плити, використовуючи формули (1) і (2), уведене значення опору протяганню цвяхів і введене значення твердості серцевини. Розраховану масу паперового облицювання або, альтернативно, значення твердості паперового облицювання, відображають користувачу на пристрої відображення, такому, як екран комп'ютера, монітор або інший придатний пристрій виведення, або роздруковують на принтері. Користувач використовує розраховану масу паперового облицювання, щоб вибрати паперове облицювання або тип паперового облицювання для приклеювання до серцевини при виготовленні стінової плити. Паперове облицювання, обране згідно до пропонованого способу, звичайно зменшує твердість і масу паперового облицювання, необхідні для досягнення необхідного значення опору протяганню цвяхів, у порівнянні зі звичайними способами виробництва стінових плит. Крім того, 3 UA 105051 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пропонований спосіб дозволяє зменшити загальну масу готової стінової плити, що знижує вартість виробництва і витрати на транспортування. Крім того, пропонований спосіб дозволяє значно скоротити час на виготовлення стінової плити, оскільки більше немає необхідності в проміжному іспиті стінової плити для визначення, чи має стінова плита необхідне значення опору протяганню цвяхів. На фіг. 1 приведена таблиця, що ілюструє порівняння виміряних даних опору протяганню цвяхів і розрахункових даних опору протяганню цвяхів для різних стінових плит (зразки №№ 111), отриманих по формулі (1). Як показано в цій таблиці, розрахункові середні дані опору протяганню цвяхів, отримані по формулі (1), добре корелюють з випробуваними або виміряними даними опору протяганню цвяхів стінової плити. Наприклад, середнє випробуване або виміряне значення опору протяганню цвяхів для зразка № 4 було 83 у порівнянні з розрахунковим значенням опору протяганню цвяхів 82 по формулі (1). Подібним чином, випробувані або виміряні середні значення опору протяганню цвяхів для зразка № 5, зразка № 6 і зразка № 11 також відрізнялися на одиницю в порівнянні з відповідним середнім розрахунковим значенням опору протяганню цвяхів по формулі (1) (наприклад, 82,81; 80,79; 81,80). Крім того, розрахункові значення опору протяганню цвяхів для зразка № 8 і зразка № 10 стінової плити були точно такими ж, як і відповідні випробувані чи виміряні значення опору протяганню цвяхів (наприклад, 80,80 і 77,77). Таким чином, пропонований спосіб дозволяє розраховувати значення опору протяганню цвяхів для стінової плити з високим ступенем точності. Формули (1) і (2) можуть використовуватися і для розрахунку різних конструктивних параметрів або значень стінової плити, щоб удосконалити виробничий процес. Наприклад, з формули (1) дані опору протяганню цвяхів можна виразити лінійною функцією твердості паперового облицювання при різних значеннях твердості серцевини в межах від 100 фунтів-сил/кв. дюйм до 700 фунтів-сил/кв. дюйм, як показано на фіг. 2. Значення твердості серцевини стінової плити варіюється в залежності від типу стінової плити що виготовляється. Типовий діапазон значень твердості серцевини для стінової плити, розглянутої на фіг. 1, -400500 фунтів-сил/кв. дюйм. Дані опори протяганню цвяхів можна також показати на графіку як лінійну функцію твердості серцевини при значеннях твердості паперового облицювання в межах від 1000 кН/м до 6000 кН/м, як показано на фіг. 3. Переважно, значення твердості паперового облицювання знаходяться в межах від 2500 до 4000 кН/м для стінової плити. Як видно на фіг. 2 і 3, збільшення або значення твердості паперового облицювання, або значення твердості серцевини стінової плити приводить до збільшення значення опору протяганню цвяхів. Фіг. 4 являє собою графік значення твердості паперового облицювання як функції значення твердості серцевини при різних значеннях опору протяганню цвяхів. Зокрема, лінією "А" ілюструється залежність між значеннями твердості паперового облицювання і значеннями твердості серцевини при цільовому мінімальному значенні опору протяганню цвяхів 77 фунтівсил. Відношення емпіричних сталих c/b (= 9,74) у формулі (1) представляє зміну значень твердості паперового облицювання відносно зміни значень твердості серцевини. Для того щоб підтримувати необхідне значення опору протяганню цвяхів 77 фунтів-сил, зменшення (чи збільшення) на 100 фунтів-сил/кв. дюйм значень твердості серцевини відповідає збільшенню (чи зменшенню) на 974 кН/м значень твердості паперового облицювання. Крім того, виходячи з формули (2), більш високе значення твердості паперового облицювання можна одержати шляхом збільшення або маси паперового облицювання, або TSIA. Фіг. 5 ілюструє залежність між масою паперового облицювання і TSIA, необхідними для досягнення необхідного значення опору протяганню цвяхів 77 фунтів-сил. Необхідні маси паперового облицювання для різних значень TSIA підсумовані в таблиці, приведеній на фіг. 6. Зверніть увагу, що збільшення значення TSIA з 14 до 19,5 кНм/м приводить до зменшення необхідної маси паперового облицювання в середньому на 28 % при збереженні необхідного значення опору протяганню цвяхів 77 фунтів-сил. Пропонований спосіб дозволяє підприємствам-виробникам стінових плит до початку процесу виготовлення визначати важливі параметри і властивості стінової плити, такі, як маса паперового облицювання, необхідні для досягнення необхідного значення опору протяганню цвяхів. Одержання цих параметрів до початку процесу виготовлення допомагає значно скоротити час на виготовлення, а також знизити вартість виробництва і витрати на транспортування. Крім того, пропонований спосіб дозволяє підприємствам-виробникам підтримувати конструктивну цілісність і характеристики стінової плити без збільшення маси паперового облицювання на стіновій плиті. 4 UA 105051 C2 Хоча показані й описані кілька конкретних варіантів здійснення пропонованого способу, фахівцям ясно, що можливі його зміни в межах обсягу винаходу в його більш широких аспектах і як вказано в наступній формулі винаходу. 5 10 15 20 25 30 35 40 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб визначення конструктивних параметрів стінової плити, що включає: забезпечення значення твердості серцевини стінової плити; визначення необхідного значення опору протяганню цвяхів, виходячи з товщини типу стінової плити; розрахунок за допомогою процесора значення твердості паперового облицювання, виходячи з зазначеного забезпеченого значення твердості серцевини і зазначеного визначеного значення опору протяганню цвяхів; при цьому розрахунок зазначеного значення твердості паперового облицювання виконують по наступній формулі: опір протяганню цвяхів (фунти-сили)=а (фунти-сили)+[b (фунти-сили/кН/м)(твердість паперового облицювання (кН/м))]+[с (фунти-сили/кв. дюйм)(твердість серцевини (кв. дюйм))], де а=4,2126759, b=0,009490606731, с=0,092421774; відображення зазначеного розрахованого значення твердості паперового облицювання на пристрої відображення; і вибір типу паперового облицювання для стінової плити, виходячи із зазначеного відображеного значення твердості паперового облицювання. 2. Спосіб за п. 1, де зазначене значення твердості серцевини знаходиться в приблизному діапазоні 400-500 фунтів-сил/кв. дюйм. 3. Спосіб за п. 1, що включає також стадію, на якій розраховують масу паперового облицювання за допомогою ділення зазначеного значення твердості паперового облицювання на значення площі індексу тимчасового опору розриву (TSIA). 4. Спосіб за п. 3, що включає також стадію, на якій вибирають тип паперового облицювання, виходячи з зазначеної розрахованої маси паперового облицювання. 5. Спосіб за п. 3, де зазначене значення TSIA знаходиться в приблизному діапазоні 12-20 кНм/м. 6. Спосіб за п. 1, що включає також стадію, на якій зазначене розраховане значення твердості паперового облицювання зберігають у пам'яті. 7. Спосіб за п. 1, що включає також: стадію, на якій визначають масу паперового облицювання, виходячи з зазначеного розрахованого значення твердості паперового облицювання; стадію, на якій вибирають тип паперового облицювання, виходячи з зазначеної відображеної маси паперового облицювання; і стадію, на якій виготовляють стінову плиту, використовуючи зазначений вибраний тип паперового облицювання і зазначене узяте значення твердості серцевини. 8. Спосіб за п. 7, де зазначене значення твердості серцевини знаходиться в приблизному діапазоні 400-500 фунтів-сил/кв. дюйм. 5 UA 105051 C2 6 UA 105051 C2 7 UA 105051 C2 8 UA 105051 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9