EA004005B1 - Материал фартука кровли в виде многослойной плиты - Google Patents

Abstract

Описан гибкий, пластически деформируемый фартук кровли в виде плиты. Фартук кровли имеет многослойную конструкцию, содержащую композиционный слой и листовую фольгу на одной или обеих сторонах композиционного слоя. Композиционный слой содержит материал-носитель и один или более не конструкционных компонентов. По меньшей мере один из не конструкционных компонентов содержит соединение тяжелого металла, имеющее плотность выше чем 3,5 г/мл.

Description

Изобретение относится к гибкому, пластически деформируемому фартуку кровли в виде плиты, имеющему многослойную конструкцию, причем многослойный материал содержит композиционный слой и листовую фольгу на одной или обеих сторонах композиционного слоя.

Материалы фартука кровли в виде плит или краев используются при изготовлении герметичных соединений между строительными конструкциями, проходящими через поверхность кровли, например, герметичного соединения между основной рамой окна, установленного на кровле, и окружающей кровлей, в особенности фартука, имеющего форму края, у нижней горизонтальной детали основной рамы.

Такие материалы традиционно были образованы свинцовыми плитами толщиной примерно 1 мм. Свинец, как материал фартука кровли, имеет ряд преимуществ, так как он очень легко пластически деформируется при очень ограниченной упругости, т.е. свинцовая плита впоследствии сохраняет ту же форму, в которую она была вначале изогнута, без упругого возврата назад. Этот присущий свинцу признак имеет большое преимущество, когда свинцовому краю как части уже прикрепленного фартука придают форму непосредственно, например, волнистой поверхности кровли, причем в этом случае край не может быть чрезмерно изогнут для компенсации возможного упругого возврата назад.

Несмотря на то, что свинец в большинстве случаев является почти не упругим, может иметь место минимальный возврат назад, однако, поскольку свинец является очень тяжелым материалом, сама тяжесть будет помогать упругому изгибу свинцового края в тесном контакте с поверхностью кровли. Далее, высокая плотность свинца и соответствующий высокий вес будут также предотвращать обратный изгиб края во время штормовой погоды.

В действительности свинец также имеет ряд хорошо известных недостатков, так как он является вредным для окружающей среды, дорогим в связи с его весом при транспортировании и обработке, и в ряде аспектов его трудно применить, например, когда соединяются вместе различные свинцовые детали. Кроме того, свинец может окисляться, и вследствие этого остаются отложения в виде полос на окружающей поверхности кровли.

Для того, чтобы избежать проблем с экономикой и окружающей средой, связанных с традиционным использованием свинца в материалах фартука кровли, было предложено изготовлять фартуки как сандвич-структуру, в которых обычно демпфирующий напряжения и стабилизирующий слой сердечника из пластически деформируемого материала полностью покрывают с одной стороны листовой фольгой. Слой сердечника обычно изготовляют из полимерного материала или битума, и фольга обычно представляет собой тонкую металлическую фольгу, предпочтительно алюминиевую фольгу. Битум, как класс материалов, обычно является клейким при температурах окружающей среды, что обеспечивает его приклеивание к фольге и ее стабилизацию, однако, когда используется не клейкий материал сердечника, может оказаться необходимым покрывать материал сердечника самоклеющимся покрытием. Такие материалы фартука кровли описаны, например, в описаниях к патентам Дании № 148 064 и № 145 509, а также в описании к патенту Германии ΌΕ-Ά-4 032 058.

Для использования на поверхностях кровли в виде волнистой черепицы с очень глубокими желобками описанные выше сандвичструктуры были разработаны дополнительно в виде волнистых гофрированных и складчатых конструкций для получения достаточной возможности производить вручную деформацию и растяжение для обеспечения хорошей пригонки фартука и кровли.

Однако даже при этих усовершенствованных конструкциях оказалось, что трудно получить плотную и долговечную пригонку фартука и поверхности кровли.

Соответственно, были предложены фартуки типа сандвич-структуры, в которых в слой сердечника были вставлены, или к нему были добавлены, такие дополнительные слой или конструкция, как например вставленная металлическая сетка или решетка, как описано, например, в ОВ-Л-2 184 685 или \УО 95/31620, как вставленная полимерная решетчатая конструкция, как в ΌΕ-ϋ-298 04 503, или как дополнительная фольга, как в \УО 99/13180. Однако эти конструкции значительно увеличивают стоимость изготовления, и также встречаются проблемы, когда материал проволоки металлических сит в продолжение процесса монтажа разрывается и впоследствии проникает в материал, в который они вставлены, так же, как и в покрывающую фольгу, тем самым создавая возможность доступа воды.

В ОВ-Л-1 095 393 описан клеющий многослойный материал, который может быть использован, например, для создания водостойкого и пылезащитного уплотнения для соединений в зданиях. Многослойный материал содержит самоклеющуюся битумную композицию, покрывающую гибкий защитный слой. Битумная композиция может состоять из материала наполнителя, предпочтительно содержащего как волокнистый, так и порошкообразный наполнитель. Предполагается, что порошкообразные материалы наполнителя представляют собой измельченные известняк, кремнезем и карбонат кальция, с поверхностной обработкой стеариновой кислотой.

Материалам фартука кровли, не содержащим свинца, которые известны из уровня техники, трудно занять соответствующее положе ние на рынке в качестве конкурентоспособной и равной альтернативы свинцовым фартукам. Вместо попыток окружить традиционные свинцовые фартуки для усовершенствования волнистыми или складчатыми конструкциями, в которых толщина свинца была уменьшена, чтобы обеспечить хорошую атмосферостойкость свинцового фартука, выполнялись его окраска или покрытие лаком.

Поэтому, учитывая вышеупомянутое, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного материала фартука кровли, который имеет один или более описанных выше требуемых признаков свинцового фартука, т. е. легкость изгиба с очень ограниченными свойствами упругой деформации, так же как наличие высокой плотности, и который, более того, обладает легкостью и дешевизной в изготовлении.

В соответствии с этим, изобретение относится к гибкому, пластически деформируемому фартуку кровли в виде плиты, имеющему многослойную конструкцию, причем многослойный материал содержит композиционный слой и листовую фольгу на одной или обеих сторонах композиционного слоя, в котором композиционный слой содержит материал-носитель и один или более не конструкционных компонентов, причем по меньшей мере один из указанных не конструкционных компонентов содержит соединение тяжелого металла, имеющее плотность выше, чем 3,5 г/мл.

Фартук кровли с композиционным слоем, содержащим материал-носитель и по меньшей мере один дополнительный не конструкционный компонент, обеспечивает одно или более обозначенных выше свойств сходства со свинцом.

Под термином «не конструкционный» подразумевается компонент, который сам по себе не образует жесткий лист или конструкцию типа плиты, как в случае описанных выше конструкций типа сетки или решетки. Более того, не конструкционные компоненты диспергированы в материале-носителе как отдельные объекты. «Соединение тяжелого металла» обозначает соединение с плотностью выше, чем 3,5 г/мл и содержащее тяжелый металл или состоящее из него. Предпочтительно, соединение тяжелого металла имеет плотность примерно 4,5 г/мл или более. Тяжелый металл представляет собой элемент периодической системы, который имеет плотность выше, чем 3 г/мл.

По первому аспекту изобретения композиционный слой содержит один или более не конструкционных компонентов, содержащих соединение тяжелого металла, имеющее плотность выше, чем 3,5 г/мл, что обеспечивает плотность материала композиционного слоя выше, чем плотность материала-носителя, однако по существу при такой же пластической деформации, что и материал-носитель. Последнее означает, что для композиционного материала требуется в пять раз меньшая сила, чем та, которая требуется для данной деформации материала-носителя, предпочтительно меньшая в два раза.

Не конструкционный компонент, содержащий соединение тяжелого металла, обычно присутствует в матрице-носителе в виде дисперсии твердых частиц. Форма твердых частиц может изменяться значительно, однако, обычно предпочтительно, чтобы частицы имели средний диаметр, меньший в два раза, предпочтительно меньший в пять раз, чем толщина композиционного слоя. Предпочтительно, чтобы частицы, содержащие соединение тяжелого металла, были равномерно распределены в матриценосителе для получения фартука с одинаковыми свойствами по всей плите. Для достижения высокой плотности не конструкционного компонента предпочтительно могут быть использованы частицы металла, содержащие чистый тяжелый металл или его сплав. Однако, некоторые тяжелые металлы, типа железа, имеют тенденцию окисляться, когда они подвергаются воздействию обычных природных условий, если тяжелый металл недостаточно защищен в матрице-носителе. Таким образом, может быть предпочтительно использован не конструкционный компонент, в котором соединение тяжелого металла связано в химическое соединение. Более того, тяжелые металлы, связанные в химическое соединение, такое как неорганическая соль, обычно менее дороги, чем чистый тяжелый металл или его сплавы.

Основой не конструкционного компонента обычно является органический или неорганический материал минерального, керамического, металлического или полимерного типа, содержащий тяжелый металл, либо в виде частиц металла, как такового, либо в виде металла, связанного в химическое соединение. Примерами соответствующих тяжелых металлов являются барий, железо, серебро, молибден и медь. Предпочтительными соединениями тяжелого металла являются неорганические соли или оксиды вышеупомянутых тяжелых металлов. Примерами соответствующих солей являются соли типа хлоридов, сульфатов, сульфидов или нитратов вышеупомянутых металлов. Предпочтительным соединением тяжелого металла является сульфат бария в связи с легкой доступностью и низкой ценой. В общем, долговечные не конструкционные компоненты являются более предпочтительными,чем легко разрушающиеся.

В случае повреждения защитной фольги важно, чтобы не конструкционные компоненты не разрушались под действием погоды, например, кислотного дождя. Сульфат бария удовлетворяет этому требованию, в то время как карбонат кальция, который не относится к соединениям тяжелого металла, разлагается под действием кислотного дождя.

В качестве материала в виде частиц могут быть использованы дополнительно соединения, не содержащие тяжелых металлов. В качестве примера может быть целесообразно включить сажу в состав композиционного соединения.

По второму аспекту изобретения композиционный слой содержит один или более не конструкционных компонентов, которые обеспечивают материал композиционного слоя, который имеет меньшую упругость, чем материалноситель, и однако по существу является таким же пластически деформируемым, как материалноситель. Последнее означает, что композиционный материал требует в пять раз меньшую силу, чем та, которая требуется для данной деформации материала-носителя, предпочтительно в два раза меньшую силу.

Под термином «упругость» подразумевается относительное удлинение, которое возможно перед тем, как имеет место пластическая деформация, т.е. низкая упругость в этом контексте обозначает, что только небольшое отношение удлинение/деформация может иметь место перед тем, как произойдет пластическая деформация.

Вышеуказанная возможность пластической деформации достигается посредством включения в материал композиционного слоя дополнительного не конструкционного компонента, который содержит нитевидный материал. В предпочтительном варианте осуществления изобретения дополнительный компонент выполнен на основе органической или неорганической эластичной ткани типа листа или не конструкционного нитевидного материала, предпочтительно состоящего из волокон, нитей, ровницы и тому подобного, на основе материалов типа минеральных, керамических, металлических или полимерных компонентов или композиций, или их соединений. Примерами соответствующих нитевидных материалов являются асбест, минеральная вата и уралитовые волокна. В предпочтительных вариантах нити имеют длину, которая меньше, чем 10 см, более предпочтительно меньше, чем 5 см и наиболее предпочтительно меньше, чем 1 см. Можно, предпочтительно расположить нити с преобладающей ориентацией для достижения повышенной устойчивости в этом направлении.

Количество не конструкционных компонентов в матрице-носителе может изменяться в соответствии с предназначенным использованием фартука. Оказалось, что материал композиционного слоя может содержать вплоть до 95 процентов по весу не конструкционного материала. Для получения достаточной плотности материала композиционного слоя предпочтительно, чтобы более, чем 50 процентов материала композиционного слоя было образовано не конструкционным материалом. Более гибкий и пластически деформируемый фартук получается, если не конструкционный компонент состав ляет более, чем 75 процентов по весу материала композиционного слоя. Предпочтительная плотность композиционного слоя составляет по меньшей мере 2 г/мл и более предпочтительно 2,5 г/мл или выше. В общем, композиционный слой фартука кровли имеет толщину от 0,5 до 5 мм. Предпочтительно толщина имеет величину от 0,7 до 2 мм.

В предпочтительных вариантах используются не конструкционные компоненты, которые взаимодействуют со структурой материаланосителя и разрывают ее таким образом, что в результате материал конструкционного слоя становится менее упругим, чем материалноситель, однако по существу является таким же пластически деформируемым, как материалноситель.

В настоящее время предпочтительными материалами-носителями являются полимерные материалы, такие как ПВХ или бутилкаучук (бутадиен стирола радиальный блок-сополимер) и битумы. Битумы могут быть предпочтительными в некоторых аспектах изобретения, потому что они являются достаточно клейкими при температурах окружающей среды для того, чтобы дать возможность покрывать их листовой фольгой. Когда важными являются вопросы окружающей среды, в основном предпочтительным является бутилкаучук. Однако, клейкость бутилкаучука (и ПВХ) обычно является недостаточной для производства долговечного многослойного материала с листовой фольгой. Поэтому может быть необходимо или желательно использовать клей для образования многослойного материала.

Как было описано выше, композиционный материал сердечника по настоящему изобретению может быть использован в фартуках, имеющих два или более слоя, т.е. многослойных или сандвич-структурах. В соответствии с изобретением композиционный материал покрыт на одной или обеих сторонах листовой фольгой, например, минерального, керамического, металлического или полимерного типа. Соответственно, листовое покрытие представляет собой металлическую фольгу, предпочтительно алюминиевую фольгу. Фольга может быть складчатой. Более того, листовая фольга может быть покрыта лаком в декоративных целях или для увеличения срока службы фартука кровли.

Листовая фольга может предпочтительно иметь толщину от 0,1 до 0,5 мм.

Когда композиционный слой покрыт только на одной стороне листовой фольгой, другая сторона может быть покрыта съемной пленкой. Съемная пленка предназначена для удаления ее перед применением фартука. В случае если композиционный слой является клейким, или композиционный слой снабжен клеем, фартук кровли можно приклеить к строительным конструкциям для обеспечения плотной пригонки.

Клей, который может быть использован для прикрепления не клейкого композиционного слоя, или композиционного слоя недостаточной клейкости, к листовой фольге или к съемной пленке, может быть любого соответствующего типа, который может обеспечить приклеивание достаточной прочности. В некоторых аспектах изобретения предпочтительно использовать двойную клейкую ленту как дополнительный слой между конструкционным слоем и листовой фольгой или съемным слоем.

На поверхности раздела между композиционным слоем и листовой фольгой может быть целесообразно использовать вещество, уменьшающее трение. Примерами подходящих, уменьшающих трение веществ являются графит и сульфид молибдена.

Для улучшения общей растяжимости, например, для того, чтобы придать поверхностям кровли форму волнистых плит с очень глубокими канавками, фартук может быть выполнен гофрированным в одном или двух направлениях.

Фартук кровли по настоящему изобретению может быть изготовлен, следуя традиционной технологии многослойных материалов. Как пример соответствующих процессов для производства фартука кровли в соответствии с изобретением, нижеследующие процессы приведены для руководства.

Сначала приготовляют жидкий композиционный материал, содержащий носитель, а также не конструкционные компоненты. Материалы-носители, которые могут быть использованы, обычно являются твердыми при нормальных температурах окружающей среды. Поэтому материал-носитель нагревают по меньшей мере до тех пор, пока вязкость расплавленного материала-носителя не станет достаточно низкой для того, чтобы можно было его перемешивать. Затем не конструкционные компоненты добавляют к жидкому материалу-носителю и не конструкционные компоненты диспергируют в материале-носителе посредством перемешивания. Предпочтительно перемешивание продолжают до тех пор, пока не конструкционные компоненты не будут равномерно распределены в материале-носителе.

Жидкий композиционный материал, содержащий диспергированные не конструкционные компоненты, наносят на листовую фольгу, в основном на алюминиевую фольгу при требуемой толщине. По выбору, второй слой листовой фольги наносят на свободную поверхность композиционного слоя для получения трехслойного материала. Впоследствии материал композиционного слоя отверждается путем охлаждения до соответствующей температуры.

Альтернативой этому процессу является приготовление композиционного слоя отдельно и последующее нанесение композиционного слоя на листовую фольгу с одной или обеих сторон. Если материал композиционного слоя является клейким при нормальной или слегка повышенной температурах, возможно приготовить лист или полосу композиционного слоя путем отливки жидкого композиционного материала и последующего отверждения слоя путем понижения температуры. Твердым клейким слоем в отдельном процессе покрывают листовую фольгу. Когда только одна из сторон композиционного слоя покрыта листовой фольгой, другая сторона может быть покрыта съемной пленкой. Съемная пленка предназначена для ее удаления перед применением фартука кровли.

В случае, если композиционный материал не является клейким и используется альтернативный процесс, удобно нанести клей между композиционным слоем и листовой фольгой.

Может быть желательно обработать поверхность раздела между листовой фольгой и композиционным слоем соответствующим веществом, уменьшающим трение, во время приготовления многослойного материала для предотвращения расслаивания конструкции во время приложения напряжения к готовому фартуку кровли. Примерами соответствующих веществ, уменьшающих трение, являются Мо8₂ и графит.

Изобретение подробно описано со ссылкой на чертеж, на котором на фиг. 1 изображен фартук кровли на виде в перспективе.

Пример. Изготовление фартука кровли многослойной конструкции.

Приготовляют полосу композиционного материала. Вначале расплавляют 14 кг бутилкаучука (бутадиенстирола радиального блоксополимера). Во время перемешивания расплавленного полимера добавляют 1 кг сажи и 85 кг измельченного сульфата бария. Когда сажа и сульфат бария равномерно распределятся в жидком бутилкаучуке, полосу отливают. Полоса отверждается путем ее охлаждения до температуры окружающей среды. Полученный композиционный материал имеет плотность 2,7 г/мл и имеет высокую клейкость.

Заготавливают полосу алюминиевой фольги, ширина которой в 2 раза больше, чем ширина полосы композиционного материала. В устройстве для ламинирования алюминиевую фольгу загибают вокруг одной из кромок полосы композиционного материала и наносят клей на поверхность раздела между алюминиевой фольгой и полосой композиционного материала. При этом получают пятислойный фартук кровли.

В конструктивном выполнении, показанном на фигуре, фартук кровли содержит рельс 10 и край 20. Рельс прикреплен к краю вдоль его кромки и служит соединительным элементом между краем и, например, основной рамой окна, установленного в наклонной кровле. Рельс содержит ряд элементов 11, 12, 13, 14, 15, которые служат соединительными элементами для окна и/или кровли. Поскольку они не имеют отноше ния к пониманию настоящего изобретения, они не будут далее описаны.

Край 20 показан в частичном разрезе, из которого можно видеть, что край содержит пятислойную конструкцию: верхний покрывающий слой 21, верхний промежуточный слой 22, слой сердечника 23, нижний промежуточный слой 24 и нижний покрывающий слой 25.

Верхний и нижний покрывающие слои 21, 25 представляют собой алюминиевую фольгу, которая нанесена на композиционный слой 23 посредством приклеивающих слоев 22, 24. В случае, если композиционный слой сам обладает достаточными клеющими свойствами, или приклеивание верхних и нижних покрывающих слоев к слою сердечника не считается необходимым, можно обойтись без промежуточных слоев, причем последнее имеет место особенно в том случае, когда покрывающие слои образованы как один слой фольги, обернутый вокруг свободной кромки 26 слоя сердечника.

В показанном конструктивном выполнении край является гофрированным в направлении вдоль его свободной кромки.

Как также обозначено во вводной части настоящей заявки, слой края является основным компонентом фартука с учетом обеспечения хорошо пригнанного, устойчивого и безопасного герметичного уплотнения между элементом окна и поверхностью кровли. Для того, чтобы обеспечить это, край должен быть идеально приспособлен для легкого монтажа, который гарантирует, что край прочно и плотно будет смонтирован на поверхности кровли и остается в этом положении независимо от времени и внешних воздействий. Для достижения этого композиционный материал в соответствии с изобретением должен легко изгибаться вручную, иметь относительно высокий вес, а также низкую упругость.

Claims (18)

1. Гибкий, пластически деформируемый фартук кровли в виде плиты, имеющий многослойную структуру, которая содержит композиционный слой и листовую фольгу на одной или обеих сторонах композиционного слоя, отличающийся тем, что композиционный слой содержит материал-носитель и один или более не конструкционных компонентов, причем по меньшей мере один из не конструкционных компонентов содержит соединение тяжелого металла, имеющее плотность выше чем 3,5 г/мл.

2. Фартук кровли по п.1, отличающийся тем, что плотность соединения тяжелого металла составляет 4,5 г/мл или выше.

3. Фартук кровли по п.1 или 2, отличающийся тем, что не конструкционный компонент содержит соединение тяжелого металла в виде частиц металла.

4. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что не конструкционный компонент содержит соединение тяжелого металла в виде металла, связанного в химическое соединение.

5. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что тяжелый металл не конструкционного соединения выбран из бария, железа, серебра и меди.

6. Фартук кровли по п.4 или 5, отличающийся тем, что не конструкционный компонент представляет собой сульфат бария.

7. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что материал композиционного слоя в качестве дополнительного не конструкционного компонента содержит нитевидный материал.

8. Фартук кровли по п.7, отличающийся тем, что нити не конструкционного материала имеют длину, которая меньше чем 10 см, предпочтительно меньше чем 5 см и более предпочтительно меньше чем 1 см.

9. Фартук кровли по п.7 или 8, отличающийся тем, что нити расположены с преобладающей ориентацией.

10. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что не конструкционный материал составляет вплоть до 95% по весу от материала композиционного слоя.

11. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что не конструкционный материал составляет более чем 50% по весу от материала композиционного слоя.

12. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что не конструкционный материал составляет более чем 75% по весу от материала композиционного слоя.

13. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что листовая фольга представляет собой тонкую металлическую фольгу, имеющую толщину от 0,1 до 0,5 мм.

14. Фартук кровли по п.13, отличающийся тем, что металлическая фольга изготовлена из алюминия.

15. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что плотность материала композиционного слоя составляет 2,5 г/мл или выше.

16. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что рельс прикреплен вдоль стороны фартука кровли в виде плиты, причем рельс выполнен с возможностью соединения с элементом здания.

17. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что фартук кровли в виде плиты выполнен гофрированным.

18. Фартук кровли по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что листовая фольга содержит складку.