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Couverture en métal ou alliage résistant à la corrosion, pour toîtures, murs et autres surfaces.
Cette invention concerne des couvertures métalliques en métal résistant à la corrosion, notamment le cuivre et ses alliages, pour toitures, murs et autres surfaces, ces couvertures étant constituées de tôles en bandes ou rubans dont l'épaisseur est inférieure à 0,8 mm. et est de préféren- ce, de 0,4 mm. et moins. On n'a pas encore réussi à employer de pareilles bandes minces pour constituer une couverture posée sur le support, qui soit susceptible de résister suf- fisamment, à la longue, aux sollicitations mécaniques agis- sant sur les bandes de tôle et dues aux efforts de dilatation de celles-ci ou du support, ou à des causes analogues.
Plus particulièrement, on n'a pas encore réussi à constituer au
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moyen de ces tôles minces une couverture durable pour toitu- res que l'on puisse soit poser directement sur le support sans l'entremise d'une couche de matière adhésive, soit livrer à pied d'oeuvre en rouleaux dans le cas où le métal est uni à une couche sous-jacente de matière fibreuse, par exemple de carton bitumé. L'emploi de ces couvertures minces pour toîtu- res était contrarié par le fait que peu de temps après leur pose les bandes de tôle se trouaient en de nombreux endroits.
La présente invention vise à écarter ces défauts. On a trouvé, en effet, qu'il est possible de former au moyen de bandes de tôle mince une couverture de toit durable en em- ployant des tôles en bandes ou rubans d'une épaisseur infé- rieure à 0,8 mm., ayant de préférence 0,4 mm. et moins, en un métal ou un alliage résistant à la corrosion, très flexi- ble et façonnable, notamment le cuivre ou ses alliages, qui soient pratiquement planées et dont les bords soient prati- quement rectilignes.
Lorsqu'on emploie de pareilles bandes de tôle, les efforts dus à la tendance des bandes à se défor- mer quand la température varie, et aux déformations inévita- bles du support, par exemple de l'ossature du toit, quand ce support "travaille" ainsi qu'à d'autres causes analogues, produisent des ondulations régulières souples qui n'ont aucun effet nuisible sur la qualité de la tôle. Il a été reconnu,en effet, que la façon dont se forment, sous l'action de tels efforts, des ondulations dans les bandes ou rubans de tôle est de toute première importance pour la durabilité de la couverture. Jusqu'ici on n'a pas attribué une grande impor- tance à la forme extérieure des bandes ou rubans de tôle, car pour les usages courants de ces tôles cela ne joue aucun rôle.
On leur donnait bien des bords parallèles, mais qui n'étaient @
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pas rectilignes et on ne les rendait pas pratiquement planes.
Il en résultait que, lorsqu'on les employait comme couverture, les bandes ou rubans de tôle formaient sous l'action des efforts susmentionnés des ondulations irrégulières, de sorte que ces ondulations présentaient les unes par rapport aux autres des angles de grandeur différente. Ceci avait pour effet la formation de cassures. En raison des mouvements con- tinuels du support et de la couverture métallique, ainsi que des oscillations de celle-ci sous l'action du vent, la surfa- ce du toit change continuellement de forme. Par suite, il se produisait après peu de temps des déchirures aux points de rencontre de deux ondulations ou cassures.
Outre la forme des bandes de tôle, il faut encore, en raison des efforts susmentionnés, attribuer une grande importance à leur flexibilité. Ainsi qu'on l'a constaté, la flexibilité doit satisfaire à la condition que les bandes de tôle supportent, pour un rayon de courbure de 5 mm., 80 pliages ou plus.
On peut obtenir de différentes manières un matériau de couverture répondant aux conditions citées, par exemple, en employant un alliage convenable, en choisissant un procé- dé de fabrication approprié, en améliorant le métal etc.
Il a été reconnu que de bons résultats au point de vue flexibilité s'obtiennent, par exemple, avec du cuivre pur, c'est-à-dire avec du cuivre exempt d'oxyde, ou avec du cuivre contenant séparément, en groupes ou simultanément, dans une proportion qui, comme le montre l'expérience, ne doit pas dépasser 10 %, pour l'une quelconque ou pour l'en- semble, des additions d'étain, de zinc, d'aluminium, de ni- ckel, de manganèse, de silicium et d'arsenic, et ayant subi
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un traitement mécanique ou thermique. Il faut évidemment en- tendre ici qu'en deçà de la limite supérieure de 10 %, les additions des divers corps doivent être proportionnées sui- vant les règles généralement suivies pour la composition des alliages.
Conviennent aussi d'autres métaux et alliages mé- talliques résistant à la corrosion, dont les propriétés ont été adaptées aux conditions citées par un traitement appro- prié. Le traitement mécanique ou thermique consiste, de pré- férence, à chauffer le métal plus fréquemment que d'habitude entre les phases du traitement mécanique, par exemple le la- minage, pour éviter au cours du laminage l'orientation uni- forme des cristaux qui influe défavorablement sur les pro- priétés physiques.
Cette orientation uniforme des cristaux s'observe notamment lors du laminage de bandes métalliques, dans une mesure d'autant plus forte que l'épaisseur des ban- des est plus faible ; les bandes de 0,2 et 0,1 mm. on constate alors fréquemment que les chiffres caractéristiques de la résistance dans le sens transversal et oblique diffé- rent de ceux de la résistance dans le sens longitudinal.
Outre les propriétés du métal qui sont à observer il faut encore avoir soin, ainsi qu'on l'a dit plus haut, d'em- ployer des rubans métalliques dont les bords sont pratique- ment parallèles et rectilignes. Les rubans métalliques du com- merce les mieux travaillés ne possèdent ni une surface abso- lument plane ni des bords rectilignes. Quand ils sont enrou- lés en rouleaux, ces rubans qui ont d'habitude une longueur de 20 à 30 mètres, paraissent avoir une surface plane et des bords rectilignes. Cependant, lorsquon les déroule, on cons- tate qu'ils sont plus larges par endroits, qu'ils ont des soufflures et sont gondolés, et qu'on ne peut les appliquer
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bien à plat sur un support plan. En règle générale, on consta- te des écarts de 10 à 40 mm. par rapport à la ligne droite.
Mais si le matériau de couverture présente des irrégularités en forme d'ondulations même insignifiantes, telles qu'en produit le laminage usuel et qui n'ont aucune importance pour les usages courants, il peut arriver que, après la pose, les bandes ou rubans minces ne se déforment plus suivant une ondu- lation régulière entre quatre points fixes de chaque surface considérée, mais que les déformations longitudinales se ren- contrent à certains endroits et y provoquent des cassures du ruban métallique et la formation de trous. Le même inconvé- nient se produit aussi quand les bords des rubans métalli- ques, qui en eux-mêmes ont partout la même largeur, ne sont pas rectilignes et parallèles.
Lorsqu'une telle couverture est soumise aux efforts résultant des variations de températu-' re, les irrégularités du gondolement deviennent si importan- tes que non seulement elles enlèvent tout aspect à la couver- ture, mais en outre, elles rendent celle-ci inutilisable.
On évite ces inconvénients en étirant sur un banc d'étirage le ruban métallique, avant de-fixer celui-ci au support. On étend le ruban longitudinalement jusqu'à ce qu'il soit devenu pratiquement plan, c'est-à-dire que tous les points de sa surface soient situés pratiquement dans le même plan et que sa largeur soit partout sensiblement la même. Le dis- positif d'étirage doit être réglable au point qu'on puisse étendre même des rubans de l'épaisseur d'une feuille de pa- pier sans les déchirer. Pour qu'il en soit ainsi, il faut prévoir entre les mandrins d'étirage des tables planes sur lesquelles on pose d'abord les rubans métalliques. On munit les mandrins d'étirage de garnitures souples évitant la dé-
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térioration de la surface du ruban serrée dans le mandrin.
On étire alors le ruban en agissant sur un des mandrins. Aux endroits de ceux-ci sont disposées des équerres qui permet- tent d'étirer des rubans sans fin de telle manière que le ru- ban, après qu'une partie en a été étirée, puisse être enroulé suffisamment loin pour qu'une autre partie puisse être sou- mise à l'étirage sans qu'il en résulte la formation d'une cassure ou d'un rétrécissement aux bords. De cette manière on arrive à rectifier des rubans de tôle de toute longueur vou- lue de façon à les planer parfaitement et à rectifier leurs bords. On a constaté, en effet, que quand on a plané la surface en l'étendant, les bords latéraux ondulés se remet- tent droits en même temps.
On peut poser les rubans minces,, présentant les caractéristiques mentionnées, en se servant d'attaches et d'agrafes, sans avoir recours à une couche adhésive et même directement sur le support, par exemple sur une couverture de toit en bois ou sur une surface en béton recouverte de carton bitumé. Bien entendu on peut aussi coller les bandes ou rubans sur le support au moyen d'une composition asphalti- que ; dans ce cas, si l'on emploie comme support du béton, le carton bitumé n'est pas nécessaire, mais peut être employé.
Une composition à base d'asphaltes purs, qui con- vient notamment à cet effet, est la suivante:
46 parties en poids d'asphalte naturel (bitume de pétrole) ayant un point de fusion de 56 C.
46 parties en poids d'asphalte naturel (bitume de pétrole) ayant un point de fusion de 65 C.
6 parties en poids de fibres d'asbeste
6 parties en poids d'huile de lin.
Cette composition constitue une matière adhésive qui devient fluide aux environs de 75 - 85 C n'est pas cassante
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en hiver et reste visqueuse en été.
Malgré les variations de longueur produites par les variations de température, les tôles ne se détachent pas de leur support quand on emploie cette matière adhésive, et même quand la couverture se contracte par basse température exté- rieure, la couche adhésive ne s'émiette pas.
Si l'on emploie comme support du carton bitumé ou une autre couche fibreuse, on peut unir ce support, avant la pose, aux rubans métalliques au moyen de la composition as- phaltique indiquée ci-dessus, en collant ensemble, à l'aide de celle-ci un ruban de tôle et un ruban de matière fibreu- se de mêmes dimensions. On obtient de cette manière un maté- riau de couverture composé que l'on peut fabriquer industriel- lement et livrer en rouleaux, comme du carton bitumé, pour couvrir des toits et surfaces analogues.
Sur le dessin annexé:
Fig. 1 montre schématiquement un dispositif pour la fabrication de couvertures métalliques lisses comportant une couche sous-jacente de matière fibreuse.
Fig. 2 montre schématiquement un dispositif pour la fabrication de couvertures cannelées.
Figs. 3 et 4 montrent une coupe transversale et une vue en plan d'une couverture lisse.
Figs. 5 et 6 montrent une coupe transversale et une vue en plan d'une couverture cannelée ou gaufrée.
Dans le cas de la Fig. 1, on déroule simultanément un ruban de tôle 1 et un ruban 2 de matière fibreuse, de car- ton bitumé par exemple, de telle manière que, lors du passage à travers les cylindres 5, le ruban métallique s'applique sur le ruban de matière fibreuse dont les dimensions corres- pondent à celles du ruban métallique. Au cours du déroulement,
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des cylindres étaleurs 4 appliquent sur la face inférieure du ruban de tôle une couche de matière asphaltique de la composi- tion indiquée, chaude et fluide, portée à 180-200 C et pro- venant d'un récipient 3. Les deux rubans traversent alors ensemble les cylindres 5 et s'unissent, sous la pression des cylindres, par l'entremise de la matière asphaltique.
Après que le ruban métallique et le ruban de matière fibreuse ont été collés ainsi l'un sur l'autre, on fait passer le ruban 6 qui vient d'être formé à travers une série de cylindres 7 décalés les uns par rapport aux autres. Ces cylindres sont dis- posés les uns par rapport aux autres, de préférence, de la même manière que dans les machines à rectifier les tôles et il faut, pour arriver à un résultat satisfaisant, les refroi- dir suffisamment. Lorsque le matériau de couverture quitte la machine il est parfaitement collé, pratiquement lisse, plané et refroidi, et on l'enroule alors en rouleaux prêts à l'emploi, ou bien, si la tôle est épaisse, on le découpe en plaques ou feuilles (Fig. 3 et 4).
Quand on fabrique des couvertures à creux et re- liefs, on procède d'abord de la même manière. On déroule simultanément le ruban de tôle l'et le ruban de matière fi- breuse 2'; on enduit la face inférieure du ruban métallique d'une composition asphaltique fluide et chaude, provenant d'une auge 3', au moyen de cylindres étaleurs 4', puis on fait passer les rubans entre les cylindres presseurs 5'. Dans ce cas les cylindres 5' sont gravés ou sculptés pour imprimer dans la surface de la tôle des motifs (cannelures ou gaufra- ges) en relief ou en creux.
La couverture à reliefs supporte mieux qu'une cou- verture lisse les variations de longueur. La surface d'adhé- rence se trouve notablement accrue par les cannelures; de ce @
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fait, et aussi parce que le support en matière fibreuse est pressé dans les creux de la surface du métal, la liaison mécanique est meilleure. Aussi les cylindres rectifieurs et refroidisseurs, employés pour les bandes lisses, deviennent- ils inutiles. Au sortir des rouleaux imprimeurs, on enroule la couverture et elle est alors prête à être employée telle quelle (Fig. 5 et 6).
La couverture métallique décrite est faite, de pré- férence, d'une tôle de 0,7 à 0,4 mm. d'épaisseur quand elle ne comporte pas de couche de matière fibreuse, et d'une tôle de 0,4 à 0,1 mm. d'épaisseur lorsque le matériau est composé, c'est-à-dire comporte une couche de matière fibreuse. Pour certains usages il est avantageux de doubler la couverture composée, sur sa face inférieure, d'une feuille de métal.
L'avantage réside en ce que la couche de matière fibreuse est mieux protégée contre les actions chimiques qui peuvent pro- venir du bâtiment ou des surfaces couvertes. En outre, la doublure étanche à l'air appliquée sur la face inférieure de la couverture a pour effet d'améliorer encore l'adhérence de la colle asphaltique, car celle-ci est à la longue plus ou moins attaquée par l'oxygène de l'air qui traverse la couche poreuse de matière fibreuse. Dans les cas où on désire donner à la couverture composée un certain poids pour qu'elle branle le moins possible sur la surface qu'elle recouvre, il est avantageux de doubler sa face inférieure de feuilles de plomb ou de tôles de plomb minces.
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Corrosion resistant metal or alloy cover for roofs, walls and other surfaces.
This invention relates to metal covers made of corrosion resistant metal, in particular copper and its alloys, for roofs, walls and other surfaces, these covers being made of sheets in strips or ribbons having a thickness of less than 0.8 mm. and is preferably 0.4 mm. and less. We have not yet succeeded in using such thin strips to constitute a covering placed on the support, which is capable of sufficiently withstanding, in the long run, the mechanical stresses acting on the sheet metal strips and due to the forces. dilation thereof or of the support, or similar causes.
In particular, we have not yet succeeded in constituting the
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by means of these thin sheets a durable covering for roofs which can either be placed directly on the support without the intervention of a layer of adhesive material, or delivered to the work in rolls if the metal is joined to an underlying layer of fibrous material, for example roofing felt. The use of these thin roof covers was hampered by the fact that soon after their installation the sheet metal strips were holed in many places.
The present invention aims to eliminate these defects. It has been found, in fact, that it is possible to form by means of strips of thin sheet a durable roof covering by employing sheets in strips or bands with a thickness of less than 0.8 mm. preferably having 0.4 mm. and less, of a corrosion resistant, highly flexible and workable metal or alloy, especially copper or its alloys, which are substantially planar and have substantially straight edges.
When such sheet metal strips are used, the forces due to the tendency of the strips to deform when the temperature varies, and to the inevitable deformations of the support, for example of the roof frame, when this support " works "as well as other analogous causes, produce smooth even corrugations which have no detrimental effect on the quality of the sheet. It has been recognized, in fact, that the way in which undulations are formed under the action of such forces in the strips or tapes of sheet metal is of the utmost importance for the durability of the roofing. Hitherto no great importance has been attributed to the external shape of the strips or tapes of sheet metal, since for the current uses of these sheets this does not play a role.
They were given parallel edges, but they were not @
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not rectilinear and they were not made practically flat.
As a result, when used as a covering, the strips or tapes of sheet metal formed, under the action of the aforementioned forces, irregular undulations, so that these undulations presented with respect to each other angles of different magnitude. This resulted in the formation of breaks. Due to the constant movements of the support and the metal roof, as well as the oscillations of the latter under the action of the wind, the surface of the roof continually changes shape. As a result, after a short time there were tears at the meeting points of two waves or breaks.
In addition to the shape of the sheet metal strips, due to the aforementioned efforts, great importance must also be attached to their flexibility. As has been found, the flexibility must satisfy the condition that the sheet metal strips support, for a radius of curvature of 5 mm., 80 bends or more.
A covering material satisfying the above conditions can be obtained in various ways, for example, by employing a suitable alloy, choosing a suitable manufacturing process, improving the metal and so on.
It has been recognized that good flexibility results are obtained, for example, with pure copper, i.e. with oxide free copper, or with copper containing separately, in groups or simultaneously, in a proportion which, as experience shows, should not exceed 10%, for any one or all of the additions of tin, zinc, aluminum, ni- ckel, manganese, silicon and arsenic, and having undergone
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mechanical or thermal treatment. It should of course be understood here that below the upper limit of 10%, the additions of the various substances must be proportionate according to the rules generally followed for the composition of the alloys.
Other corrosion-resistant metals and metal alloys are also suitable, the properties of which have been adapted to the conditions mentioned by appropriate treatment. The mechanical or heat treatment consists, preferably, in heating the metal more frequently than usual between the stages of the mechanical treatment, for example the rolling, to avoid during the rolling the uniform orientation of the crystals. which adversely affects the physical properties.
This uniform orientation of the crystals is observed in particular during the rolling of metal strips, to a greater extent the smaller the thickness of the strips; the bands of 0.2 and 0.1 mm. it is then frequently observed that the characteristic figures of the resistance in the transverse and oblique direction differ from those of the resistance in the longitudinal direction.
In addition to the properties of the metal, which must be observed, care must also be taken, as has been said above, to use metallic tapes the edges of which are practically parallel and rectilinear. The best-crafted commercial metal tapes have neither an absolutely flat surface nor straight edges. When wound into rolls, these tapes, which are usually 20 to 30 meters in length, appear to have a flat surface and straight edges. However, when unrolled, it is found that they are wider in places, that they have vents and are warped, and that they cannot be applied.
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flat on a flat surface. As a general rule, deviations of 10 to 40 mm are observed. relative to the straight line.
However, if the roofing material has irregularities in the form of even insignificant undulations, such as is produced by usual lamination and which are of no importance for current uses, it may happen that, after laying, the strips or tapes Thin no longer deforms following a regular wave between four fixed points of each surface considered, but the longitudinal deformations meet in certain places and cause breaks in the metal tape and the formation of holes. The same disadvantage also occurs when the edges of the metal tapes, which in themselves have the same width everywhere, are not straight and parallel.
When such a blanket is subjected to the stresses resulting from variations in temperature, the irregularities of the buckling become so great that they not only remove all appearance from the blanket, but also render it unusable. .
These drawbacks are avoided by stretching the metal tape on a drawing bench, before fixing it to the support. The tape is extended longitudinally until it has become substantially plane, that is to say all the points of its surface are situated substantially in the same plane and its width is substantially the same everywhere. The stretching device should be so adjustable that even ribbons the thickness of a sheet of paper can be stretched without tearing them. For this to be the case, it is necessary to provide between the drawing mandrels flat tables on which the metal tapes are first placed. The drawing mandrels are fitted with flexible gaskets to prevent
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deterioration of the tape surface clamped in the mandrel.
The tape is then stretched by acting on one of the mandrels. At the places of these are arranged brackets which allow to stretch endless ribbons in such a way that the ribbon, after one part has been stretched, can be wound sufficiently far so that another. part can be subjected to stretching without resulting in the formation of a break or shrinkage at the edges. In this way it is possible to rectify sheet metal tapes of any desired length so as to level them perfectly and to rectify their edges. It has in fact been found that when the surface has been leveled by extending it, the wavy side edges straighten out at the same time.
The thin tapes,, having the characteristics mentioned, can be applied using clips and clips, without the need for an adhesive layer and even directly on the support, for example on a wooden roof covering or on a roof. concrete surface covered with roofing felt. Of course, the bands or ribbons can also be bonded to the support by means of an asphaltic composition; in this case, if concrete is used as a support, roofing felt is not necessary, but can be used.
A composition based on pure asphalt, which is particularly suitable for this purpose, is as follows:
46 parts by weight of natural asphalt (petroleum bitumen) having a melting point of 56 C.
46 parts by weight of natural asphalt (petroleum bitumen) having a melting point of 65 C.
6 parts by weight of asbestos fibers
6 parts by weight of linseed oil.
This composition constitutes an adhesive material which becomes fluid at around 75 - 85 C is not brittle.
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in winter and remains viscous in summer.
Despite the variations in length produced by variations in temperature, the sheets do not detach from their backing when this adhesive material is used, and even when the cover contracts in low external temperatures, the adhesive layer does not crumble. .
If bitumen cardboard or another fibrous layer is used as a support, this support can be joined, before laying, to the metal tapes by means of the asphaltic composition indicated above, gluing together, using thereof a strip of sheet metal and a strip of fibrous material of the same dimensions. In this way, a composite roofing material is obtained which can be produced industrially and delivered in rolls, like roofing felt, for covering roofs and the like.
On the attached drawing:
Fig. 1 schematically shows a device for the manufacture of smooth metal covers comprising an underlying layer of fibrous material.
Fig. 2 schematically shows a device for the manufacture of fluted covers.
Figs. 3 and 4 show a cross section and a plan view of a smooth cover.
Figs. 5 and 6 show a cross section and a plan view of a fluted or embossed cover.
In the case of FIG. 1, a sheet of sheet metal 1 and a strip 2 of fibrous material, of bitumen cardboard for example, are simultaneously unwound in such a way that, when passing through the rolls 5, the metal strip is applied to the strip of fiber. fibrous material the dimensions of which correspond to those of the metallic tape. During the course,
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spreading rolls 4 apply to the underside of the sheet metal strip a layer of asphalt material of the composition indicated, hot and fluid, brought to 180-200 C and coming from a container 3. The two strips then pass through together the cylinders 5 and unite, under the pressure of the cylinders, through the asphaltic material.
After the metal tape and the tape of fibrous material have been glued together in this way, the tape 6 which has just been formed is passed through a series of cylinders 7 offset from one another. These rolls are preferably arranged relative to each other in the same way as in sheet metal grinding machines and it is necessary, in order to achieve a satisfactory result, to cool them sufficiently. When the roofing material leaves the machine it is perfectly bonded, practically smooth, leveled and cooled, and it is then wound into ready-to-use rolls, or, if the sheet is thick, it is cut into sheets or sheets. (Fig. 3 and 4).
When making hollow and relief blankets, we first proceed in the same way. The sheet metal tape 1 and the tape of fibrous material 2 'are simultaneously unwound; the underside of the metal tape is coated with a fluid and hot asphaltic composition, coming from a trough 3 ′, by means of spreading rolls 4 ′, then the tapes are passed between the pressing rolls 5 ′. In this case, the cylinders 5 'are engraved or sculpted in order to print on the surface of the sheet metal patterns (grooves or embossings) in relief or in hollow.
The relief blanket withstands variations in length better than a smooth blanket. The adhesion surface is notably increased by the grooves; of this @
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fact, and also because the fibrous backing is pressed into the recesses of the metal surface, the mechanical bond is better. So the grinding and cooling cylinders, used for the smooth belts, become unnecessary. When removing from the printing rollers, the blanket is rolled up and it is then ready to be used as is (Fig. 5 and 6).
The metal roof described is preferably made of a 0.7 to 0.4 mm sheet metal. thick when it does not include a layer of fibrous material, and a sheet of 0.4 to 0.1 mm. thick when the material is composed, that is to say comprises a layer of fibrous material. For certain uses, it is advantageous to double the cover composed, on its underside, of a sheet of metal.
The advantage lies in that the layer of fibrous material is better protected against chemical actions which may arise from the building or from the covered surfaces. In addition, the airtight liner applied to the underside of the roofing has the effect of further improving the adhesion of the asphalt adhesive, since it is in the long run more or less attacked by the oxygen of air passing through the porous layer of fibrous material. In cases where it is desired to give the composite blanket a certain weight so that it moves as little as possible on the surface it covers, it is advantageous to line its underside with lead sheets or thin lead sheets.
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