JP2018528344A - 断熱および耐暴風雨パネル - Google Patents

断熱および耐暴風雨パネル Download PDF

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Abstract

1実施例において、本発明は、（a）内面と外面を有する第1材料と、（b）内面と外面を有する第2材料と、（c）第1材料と第2材料の間に配置されたアームおよび頂部を備えたジグザグウェブと、（d）隣接アームの間に配置された断熱材と、（e）接着剤と粒子状材料の複合剤と、を含み、複合剤は（i）第1材料と第2材料の内面と、（ii）ジグザグウェブと、（iii）断熱材と、に塗布されるものであって、第1材料と第2材料の外面は、各々が実質的に平坦且つ相互平行であり、第1材料と第2材料の外面は頂部に接触し、第1材料と第2材料は、同一または異なることを特徴とするパネルを指している。

Description

発明の詳細な説明
［技術分野］
本発明は、一般的に建築材料に関し、特に、高速暴風雨や地震に耐える特性を有する建築材料に関する。
最近、10年前に発生したハリケーン・カトリーナの被害を受けたニューオリンズの広範な地域が、まだ復旧されていないという報告があった。公知の建築材料と工法を使用して建設された住宅や商業用建物は、その暴風と洪水により復旧不可能なほど破壊された。ニューオリンズの建物や住宅に使用された材料が、そのような暴風雨下で屋根を健全に維持する強度を持っていたという、ハリケーン10年後のニューオリンズの報道は非常に肯定的だと思われる。
実に、ニューオリンズは、カトリーナの暴風雨を耐えぬいたことを当然に誇り得る都市である。建物や住宅に使用された材料は、暴風雨から保護するための強度と耐水性を備えていたので、更に地震の極度の振動も受けたが、10週年記念日の報道発表よりずっと前にハリケーンの被害を完全に復旧できたことは、ニューオリンズが誇りとするところである。
発明が解決しょうとする課題は、新規建築や既存建物の補修に有用に使用される建築材料が、カトリーナと同等の強風ばかりでなく、暴雨に起因する急激な水の増加に耐えることができるようにすることである。本明細書に提述された発明は、上述の強度および耐水性を有するパネルである。
［発明の概要］
一実施形態において、（a）内面と外面を有する第1材料と、
（b）内面と外面を有する第2材料と、（c）第1材料と第2材料との間に配置されたアームおよび頂部を備えたジグザグウェと、を含むものであって、第1材料と第2材料の外面は各々が実質的に平坦且つ相互平行であり、第1材料と第2材料の内面は頂部と接触する、パネルが提供されている。
他の実施形態において、頂部は、V字形またはU字形または平坦である。
他の実施形態において、複数の頂部が各々第1材料及び第二材料の内面に接合される。
他の実施形態において、本発明のパネルは、更に、隣接アームの各々の対の間に配置された１つの空隙、即ち断熱材を含む。
他の実施形態において、ジグザグウェブが、金属またはプラスチックを含む。
他の実施形態において、断熱材は、プラスチック、ガラス繊維、岩石およびスラグ繊維、セルロース、天然繊維、バーミキュライト、パーライト、ペーパークレート、および箔からなる群から選択される。
他の実施形態において、プラスチックは、フェノール樹脂発泡材、セメント質発泡材、ポリウレタン、ポリイソシアヌレート、尿素−ホルムアルデヒド発泡材、尿素発泡材、ポリスチレン、およびポリエチレン発泡材である。
他の実施形態において、断熱材は、三角形管の形態を有する。
他の実施形態において、（i）断熱材は、多数の3角形管を含むものであって、更に、隣接3角形管は（ii）平行に配置され、（iii）対向する配向を有する。そうすることによって、多数の三角形管が実質的に平行且つ平坦な2つの外面を形成する。
他の実施形態において、パネルは更に接合剤を含む。
他の実施形態において、隣接三角形管は、相互に、またはジグザグウェブのアームの対向する側面に、または第1材料および第2材料の内面に、夫々接合される。
他の実施形態において、接合剤は実質的にパネルの全ての隣接表面に塗布される。
他の実施形態において、組み立てる前に、接合剤は実質的にパネルの全ての隣接表面に塗布される。
他の実施形態において、環境に応じて、接合剤は1つのトラスを形成する。
他の実施形態において、接合剤は、エポキシ、ウレタン、メタクリレート、ポリスチレン、アクリル、セラミック、シリコン、シアノアクリレート、ネオプレンおよびニトライトからなる群から選択される。
他の実施形態において、接合剤は粒子状物質を含む複合剤である。
他の実施形態において、粒子状物質は、岩石、セメント、プラスチック、セラミック、およびガラスからなる群から選択される。
他の実施形態において、外部材料または内部材料が、発泡材、石膏、ドライウォール、鋼、ダイヤモンド−トレッドアルミニウム、合板、チップボード、配向性ストランドボード、アクリル、ハードボード、プラスチック、炭素繊維とエポキシ樹脂の複合剤からなる群から選択される。
他の実施形態において、外部材料の外面は、鋼、ダイヤモンド−トレッドアルミニウム、アクリル、プラスチック、炭素繊維とエポキシ樹脂の複合剤、噴霧可能セメントおよび石膏ボードからなる群から選択される。
他の実施形態において、パネルは、少なくとも接合剤と粒子状物質からなる複合剤を更に含むものであって、複合剤は、外部材料または内部材料の内面に塗布される。
他の実施形態において、複合剤は、3角形管の長手方向表面上に塗布される。
他の実施形態において、三角形管の長手方向表面は、隣接三角形管または
外部材料または内部材料の内面と接触する。
他の実施形態において、断熱材は、ガラス繊維、岩石およびスラグ繊維、セルロース、天然繊維、セメント発泡材またはフェノール樹脂発泡材、バーミキュライト、パーライト、およびポリマーからなる
群から選択された材料から形成された三角形管である。
他の実施形態において、三角形管はセメント質発泡材またはフェノール樹脂発泡材から形成される。
他の実施形態において、本発明は、（a）内面と外面を有する外部材料と、（b）内面と外面を有する内部材料と、（c）外部材料と内部材料との間に配置されたアームおよび頂部を備えたジグザグウェブと、（d）1つ以上の空隙に配置された断熱材と、（e）接合剤と粒子性材料からなる複合剤と、を含み、複合剤は、（i）外部材料および内部材料の内面と、（ii）ジグザグウェブと、（iii）断熱材と、に塗布され、外部材料および内部材料の外面は各々が実質的に相互並行且つ平坦であり、外部材料と内部材料の内面は頂部と接触する、建築材料に関するものである。
［参照による統合］
本明細書で言及する全ての刊行物および特許出願は、各個々の刊行物または特許出願が具体的且つ個別的参照により統合が指定されたものとして、本明細書に同程度の参考として援用される。
［図面の簡単な説明］
本発明の新しい特徴は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されている。本発明の特徴および利点のより良い理解は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を示す、以下の詳細な説明と添付の図面を参照することにより得られるであろう：
図1は、内部ジグザグウェブを示す本発明のパネルの断面図である。
図2は、本発明の一実施形態の断面図であって、接合剤により接続された3角形管を示している。一実施形態において、接合剤により3角形管がジクザクウェブに接合され；第2実施形態において、接合剤により、三角管が定位置に固定されると同時に、ジグザグウェブが形成される。
図3は、1つの3角形管を他の三角形管に接合する（または、各々の三角管の接合対をジグザグウェブに接合する）接合剤間の連続的接合を示す、図2の拡大部分図である。
図4は、図1に示した本発明のパネルの斜視図である。
図5は、図2に示した本発明のパネルの斜視図である。
図6は、内部ジグザグウェブ、即ちリブウェブの一実施形態の断面図である。
図7は、内部ジグザグウェブ、即ちV字状ウェブの他の実施形態の断面図である。
図8は、内部ジグザグウェブ、即ち波形またはU字状ウェブの他の実施形態の断面図である。
図9は、内部ジグザグウェブ、即ち第2波形またはU字形のウェブの他の実施形態の断面図である。
［発明の詳細な説明］
一例において、本発明は、風または発射体または振動に対し、高強度特性と共に高レベルの耐水性を有するパネルに関するものである。本発明のパネルは、壁または屋根または床、すべての場所に用いられることを目的とする。例えば、フレームに接合された内側および外側ファサードを有する家屋の外壁である。フレームは、壁の長さ方向に沿って規則的に設置された木製のスタッドで構成される。従来技術の内側ファサードは、今日、一般的に、ドライウォールなどで構成されている。即ち、内側表面はフレームのスタッドに固定されている。典型的には、内側表面に塗料または壁紙または木材パネルを適用する。従来の外側ファサードは、典型的にフレームのスタッドに取り付けられた外装（通常合板）によって形成され、外装を覆うものはレンガ、石、スタッコまたはサイディングである。外壁の内側および外側ファサードの間には、少なくとも断熱材が、構築された構造に挿入され、その材質は、一般的には、ガラス繊維バットまたは壁の内部空隙、即ち壁のスタッドの間に注入されたプラスチックである。外壁の3つの部分が全部、本発明パネルで置き換えられるが好ましいのは、これにより、優れた強度、優れた断熱性、およびあらゆる形態の沈殿に対する優れた保護の他にも、内側および外側表面上に装飾準備が整ったファサードの表面が、更に提供されるからである。
例えば、本発明のパネルは、１実施形態において、風、発射体、または水による破損を阻止する外面（即ち、外側パネル上の外部環境に直面する表面）を提供する。また、塗装またはその他の装飾が可能な内面（即ち、内部環境に直面する表面）も提供する。結局、本発明のパネルの外面と内面との間の部分は、トラスとして作用する構造を有しており、このトラス構造が、外壁を圧縮または伸張し破断点まで至らしめる可能性がある風力に対抗する抵抗力を得るため、柔軟性を備えた特別な強度をパネルに提供するのである。構造体の内壁に有用に用いられるパネル、即ちパネルの両側面が内部環境に直面するパネルにおいて、本発明のほとんどの実施形態では、パネルの両側面が装飾準備が整った内面を有する場合が一般的である。
本発明のパネルの一実施形態は、高速風を含む暴風雨と同様に、極端な場合には銃撃時に起こり得る、家屋を破壊する可能性がある発射体に対し、耐水性ばかりでなく、実質的に耐えることができる外面を有する。本発明のパネルは、製造されたままで使用することができ、また塗装、壁紙、または他の方法でユーザーの嗜好ごとに仕上げることができる内面を更に含む。断熱および柔軟性強度の源は、ジグザグウェブによって形成された空隙の内面と外面の間に入っている断熱材である。ジグザグウェブが柔軟性強度を提供することができるのは、その構造が内側と外側ファサードの内面の各頂部に接合される、標準トラスを形成するためである。ジグザグウェブの頂部が内側/外側の表面に接合された状態で、本発明のパネルはモノリシック構造になる。ジグザグウェブのトラス構造により、得られる固有な屈曲特性および強度特性が向上するのは、本発明のパネルのモノリシック特性である。
本発明のパネルの厚さは、異なる実施形態に応じて変化する。例えば、壁として有用に使用される本発明のパネル、即ち垂直位置における広い平面で使用されるパネルの場合、内側平面から外側平面までの厚さの典型的な範囲は約2〜24インチである。他の実施形態に置いて、厚さの範囲は、約3〜8インチであり得る。また、他の実施形態において、厚さの範囲は、約5〜6インチであり得る。あいにく、厚さは既存の構造物とその壁の厚さによって左右され得る。古い家屋では、例えば、標準的な2×4インチのスタッドで壁を作る。一方、現在の竜巻耐性設計では、一般に、約5〜6インチの間の壁を有する。
屋根に有用に使用される本発明のパネルは、約3〜48インチの間の厚さの範囲を有することができる；好ましくは、本発明の屋根パネルの厚さ範囲は、約4〜24インチである；より好ましくは、10〜14インチの範囲である；更により好ましくは、本発明の屋根パネルは約12インチの厚さである。
床に有用に使用される本発明のパネルは、約5〜24インチの間の厚さの範囲を有することができる；好ましくは、本発明の床パネルの厚さの範囲は約5〜12インチであり、より好ましい範囲は約11〜13インチであり、更により好ましい本発明の床パネルは約12±0.5インチの厚さである。
ドアに有用に使用される本発明のパネルは、約1〜8インチの間の厚さの範囲を有することができる；好ましくは、本発明のドアパネルの厚さの範囲は約1〜6インチであり、より好ましい範囲は約2〜6インチであり、更により好ましい本発明の床パネルは約2±5/8インチの厚さである。
ガレージドアに有用に使用される本発明のパネルは、約4〜18インチの間の厚さの範囲を有することができる；好ましくは、本発明のガレージドアパネルの厚さの範囲は約4〜12インチであり、より好ましい範囲は約4〜8インチであり、更により好ましい本発明の床パネルは約6±1インチの厚さである。
本発明の内部ウェブを挟む平面材料に有用に用いられる材料は、例えばエポキシ樹脂を含む炭素繊維（即ち、高強度ガラス繊維）が挙げられる。代用の材料としては、ウェブ用の曲げ材料、即ち本発明のパネルのトラスエレメント、および外側カバー用のより剛性のある材料、即ち平面材料が挙げられる。この目的のためのより剛性のある材料は、ポンプまたはスプレーすることができる弾丸耐性石膏等の防弾材である。1つの弾丸耐性石膏は、Ballisticrete（登録商標）という商標名で販売されている。他の有用な平面材料には、例えば、約3〜16ゲージで始まる鋼鉄メッキ材料がある；好ましくは約4〜12ゲージ；より好ましくは約5〜10ゲージである。本発明の平面に有用に使用されるもう1つの材料は、防火評価を受けた射出可能な防水材料である。例えば、ガラス繊維平面材料に噴霧可能な凝固材料は、本発明に良好な材料である。そのような製品の1つは、商品名Gunnite（登録商標）で販売されている。
本発明を背景にして制作される床パネルには、平面材料用のセメントボードまたは外装グレードの石膏ボードを有用に使用することができる。他の適切な平面材料には、例えばスプレー凝固材料に適用される一部のシートがある。
本発明の態様は、図面を参照するとより良く理解することができるであろう。本明細書で使用される際に、「内側」とは、どの平面が参照されているかにかかわらずパネルの内部を指し、「外側」とは、平面の外側を指す。また、外側表面の外面は、ここでは「外側ファサード」と呼ばれ、同様に、内側表面の外面は、「内側ファサード」をよばれる。
一実施形態で使用される本発明が、図１に提示されている。ここで、パネル10は、外面101aと、内面101bとを有する外部材料101とを備えている。パネル10はまた、外面102aと、内面102bとを有する内部材料102を備えている。
本発明のパネル10の内部構造は頂部106からなるジグザグウェブを有しており、頂部対106a、106bおよび106c、106dは「隣接頂部」であり、頂部対106a〜106c、106b〜106cおよび106b〜106dは「対向頂部」である頂部は、本発明の様々な実施形態において変化可能である。例えば、頂部は（図1のパネル10によって示されたV字型ウェブのように）尖っていても良く（図8および図9のウェブ80および90によってそれぞれ示されたU字形または波形のウェブのように）、湾曲しても良い。頂部は平坦化することもできるので、ウェブとパネルの平面状表面の内面との間の頂部での表面接触を増加させることができる（図6のウェブ60により示される「リブ」ウェブのように）。
対向頂部を連結するのはアーム105であって、アーム105aとアーム105bは「隣接アーム」である。隣接アーム間の空間は、空隙103および空隙104のように、「空隙」と呼ばれる。図1および図2に示すV字形の頂部の場合、空隙は、三角形管に形成された断熱材を用いて充填することができるので、本質的に3角形形態を有する。例えば、その他多くの断熱材中のポリスチレンまたはガラス繊維のバットから構成される3角形形態の断熱材は、建築技術の当業者が周知の断熱材である。これに代えて、断熱材は、例えば1例として、アルデヒドと結合したフェノールからなるアミン/フラン樹脂系列に基づく尿素ホルムアルデヒドからなる噴霧発泡断熱材のような流動性断熱材を用いて空隙に導入することができる。（参照： Alex Wilson, Formaldehyde-Based Foam Insulation Back From The Dead, 2013, Building Green Energy Solutions Blog）https://www2.buildinggreen.com/blogs/formaldehyde-based-foam-insulation-back-dead.断熱化学の分野での技術者は、本発明のパネルに含まれる空隙103、104内の所定の位置に配置および/または流入することができる適切な断熱材料を容易に選択することができる。断熱材に特化した企業に関連する専門家ばかりでなく、例えば次に列挙したような断熱材商業団体にも合理的に依頼することができる：北米断熱製造業者協会（NAIMA、www.naima.org）、国家断熱材協会（www.insulation.org）、ポリイソシアヌレート断熱材工業会（PIMA、www.polyiso.org）、サーティーンティード社（www.certainteed.com）、ジョンズマンビル（www.jm.com）、オーウェンズカミング（www.owenscorning.com）、クナーフ断熱材（www.knaufinsulation.us）。
V字状ウェブ（例えば、ウェブ70またはウェブ60）上のアームは真っ直ぐになっているので、力の伝達中に、相対的に柔軟性が発揮されない力が、U字型または波形ウェブ上のアーム（例えば、ウエブ80または90）に伝えれる。一般的に、U字型の頂部に取り付けられたアームは、受けた力に応答してアームの屈曲能力を増大できる曲線模様を持っているので、受けた力の消散能力をより大きくするのに役立つ。リブウェブ、例えばV字形ウェブのようなウェブ60は、真っ直ぐなアームを有しておるので、受けた力を伝達する際の柔軟性が低く、その力は到来方向から遠位の頂部に伝達される。
リブウェブ内蔵パネルの空隙に断熱材を供給するため、三角形管を依然として使用することができるが、各空隙の中央頂部の平坦部分の見地で見ると、空隙領域が、非効率的に充填される可能性が高いと思われる。同様に、波状またはU字形ウェブ内蔵パネルの空隙もまた、その頂部の曲線模様のために、三角形管によって非効率的に充填される。したがって、U字形頂部が使用される場合、空隙を埋めるために流動可能な断熱材を用いるのが好ましい。あるいは、適切なサイズのガラス繊維バットのような展性を持つ断熱材（即ち、充填物質）を代わりに選択することができる。
図1の実施形態に示したように、アーム105は、パネルの外側ファサード101aに加えられた力を調整するのに適した強度と柔軟性の特性を有する任意の材料で作ることができる。建築材料の技術者は、鋼、アルミニウム、鉄またはアルミニウムの合金、炭素繊維−エポキシ樹脂複合剤料、およびポリ塩化ビニール、ポリエチレンなどのプラスチックを適切な材料として容易に理解することができるであろうが、これらに限定されるものではない。内側平面（例えば、本発明のパネル10の内側平面101bおよび102b）への頂部の接合は、任意の適切な接合手段を用いて達成される。適切な接合手段には、内面（1つまたは複数）に有用に使用される材料用の接合剤、溶媒、および溶媒の存在下で溶解することにより、それを他方に融着させることができるウェブが含まれるが、これらに限定されるものではない。本発明の内容における有用な溶媒融合材料には、例えば、ポリ塩化ビニールが含まれる。ポリ塩化ビニールは、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、メチルエチルケトン（MEK）などの芳香族炭化水素、ケトン、および環状エーテルを意図的に適用すると、「溶接」することができる材料である。
また、ポリエステル樹脂、触媒（または硬化剤）、およびガラス繊維の複合剤を使用して、ウェブをガラス繊維化すると、頂部および内側平面を、内側平面に取り付けることができる。一般的に、マットのような材料形態のガラス繊維の束は、ウェブおよび内側平面上に分布している。例えば、ウェブの頂部を覆うのに適した幅を有するガラス繊維マットからストリップを切断することができる；また、実質的に間隔を空けてウェブの頂部に配置された内側平面を、ガラス繊維マットの適切な幅のストリップで覆う（または内側平面全体がガラス繊維マットで覆う）こともできる。適当な比率（この比率は、これら2つの成分が含まれる濃度）の触媒を追加したポリエステル樹脂を塗布した後、マットを内側平面に合わせて置く;その直後または同時にウェブの一方の面の頂部に位置するマットストリップもまた、ポリエステル樹脂−触媒混合物で塗布される；その後、ガラス繊維が硬化するまで、内側平面はガラス繊維化されたウェブの頂部上に置かれる。ウェブ片面の頂部が、ガラス繊維化処理を介して内側平面に接合されると、ウェブの反対側および第2内側平面上で同一の手順が実行される。第2内側平面が、ウェブの対向する側面に固定されると、本発明のパネルが形成される。他の実施形態は、隣接ウェブアームの対の間に位置する空隙に断熱材を添加することを含む（例えば、図1では、空隙104がウェブアーム105aと105bの間に位置する）。断熱材の添加は、建築技術分野において周知の標準的な方法と材料を使用して達成される。その後、添加された断熱材料の有無にかかわらず、本発明のさらなるもう1つのの実施形態によれば、大きな平面と、大きな平面を分離するエッジとが、ガラス繊維の連続的な層で覆われるような連続的方法で、外側平面にガラス繊維の層を添加することにより、モノリシック構造をより安定させることができる。ガラス繊維化の方法は、一般的にガラス繊維マットがその材料の大きなロールから得られることを除いて、上記の通りである。
ガラス繊維化キットは、その文字通り、任意のハードウェア店を含む多くの建築用品店から購入することができる。ガラス繊維化用のすべてのコンポネントの一般的な供給については、例えば、www.fiberglasssupply.comや任意のエースハードウェアやホームデポットなどを参照してください。ポリエステル樹脂と触媒（または硬化剤）は別途に提供されるので、使用前に混合する必要がある。混合物は、ペイントスティックや他の適切な非反応性材料を用いて十分に攪拌する必要がある。混合されたポリ樹脂−触媒混合物が、ガラス繊維マットに十分に塗布された後、そのマットがウェブと1つの内側平面に接合される。引き続き、第2ガラス繊維マットが、ウェブの他の側面と第2内側平面に適用される；再び、ポリ樹脂−触媒混合物が十分に塗布し、前記表面に接触する頂部を持つ内側平面の両面に、ウェブが固定されるようにする。このようにして、2つの平面材料とウェブは単1のユニットを形成する。本発明のパネルの強度は、それらの間に固定されたウェブのサンドイッチを形成する接合された平面材料のモノリシック特性により導出される。
特に、接合方法を拡大し、図1を参照すると、頂部106は、第1材料101（本明細書では第1平面とも呼ぶ）と第2材料102（本明細書では第2平面とも呼ぶ）の内面に接合されている。適切な接合手段には、ファスナー、溶接、接合剤などが含まれるが、これに限定されるものではない。例えば、ガラス繊維ウェブとガラス繊維平面を使用する場合、ガラス繊維の表面に浸透する特性を持つ適切な接合剤を用いてウェブを内側平面に接合することができる。ジグザグウェブと第1および第2材料の内面が、溶媒が使用可能なプラスチックで形成されている場合、溶媒ベースで頂部を内面へ「溶接」をするのは、ジグザグウェブを外部/内部材料に接合する、非常に時間効率的な方法である。その他の、または代替として、当技術分野でのガラス繊維とポリ樹脂触媒の混合物を使用する様々な接合方法の各々が、組み立て技術分野において有用に利用されるものとして知られている。
空隙103、104等は、断熱材で充填することができる。断熱材が空隙に符合し、それが伝達可能である限り、本発明の背景において用いられる適切な断熱材には、ボード、バット、および流動性品種が含まれる。断熱材は、プラスチック、ガラス繊維、岩石およびスラグ繊維、セルロース、天然繊維、バーミキュライト、パーライト、ペパークレート、箔、およびそれらの複合物からなる群から選択することができる。実際、代替物のいずれも、箔の反射特性と組み合わせると、特に有用になる。
適切なプラスチック断熱材は、フェノール樹脂発泡材、セメント質発泡材、ポリウレタン、ポリイソシアヌレート、尿素−ホルムアルデヒド発泡材、尿素発泡材、ポリスチレンおよびポリエチレン発泡材からなる群から選択することができる。
図1の構造は、ジグザグウェブ、即ちV字形ウェブを使用する。V字形ウェブ70自体が表示されている図7では、アーム105、105aおよび105bが頂部106および106a-dとして表示されている。頂部が1つの平面材料の内面に接触して、例えば平面外部材料がそこに接合するようになり、頂部が他の平面材料の内面にを接触して、例えば平面内部材料がそこに接合するようになるように、一方の面に平面外部材料（図示せず）を、他方の面に平面内部材料（図示せず）を接合することにより、V字形ウェブの実施形態における本発明のパネルが形成される。上記接合方法の、3つのコンポネントパネルを、単1のユニットのように機能する3つのコンポネントのモノリシック構造に変換する方法は正確である。
隣接頂部間の占有距離が減少するにつれ、ジグザグウェブのピッチが増加する；
図7に示すように、隣接頂部間の距離は距離Xと定義される。ピッチは、もう1つのパラメータ、即ちウェブの深さであるという内容において、より詳しく説明される。ピッチは2組の対向頂部によって定義される平行平面の間で占有される距離であり、一方の平面は頂部106cと106dによって定義される点によって定義され、他方の平面は頂部106aと106bによって定義される点によって定義される、上記2つの平面は、距離yだけ離れている。所与の距離yの深さに対し、ピッチは、隣接頂部間の距離が狭くなるほど大きくなる。反対に、隣接頂部間の所与の距離に対し、平行平面間の距離が増加するにつれてピッチが増加する。
本発明のパネルの場合、平行平面間の距離は、その厚さに関係する。平行平面間の距離が大きくなるほど、本発明のパネルはより厚くなる。更に、空隙がより多くの体積を占めると、より多くの断熱材を導入することができるので、平行平面間の距離の増加は、より大きな電位R値を提供する。（R値は、建設技術において公知の、壁の断熱能力の標準的測定値である）。約1〜15インチの距離yを有するパネルは、本発明の異なる実施形態に有用に使用される；より具体的には、様々な実施形態での本発明のパネルは、約2インチ、約3インチ、約4インチ、約5インチ、約6インチ、約7インチ、約8インチ、約9インチ、約10インチ、約11インチ、約12インチ、約13インチ、約14インチ、または約15インチが、これら以上または以下の断熱能力および耐力能力を必要とするシナリオに使用される。例えば、アラスカのフェアバンクスにある3階建て建物の1階の外壁は、アラスカの冬の極端な寒さや長期間の寒さを克服するため、断熱材を最大化し、より大きな空隙容積の断熱能力を追加するばかりでなく、1階以上の2つのフロアが加える力にも耐える応力を追加するため、外部パネルの厚さを二倍にする必要がある。一実施形態では、そのようなアラスカ建築物は、距離yが約8〜15インチの厚さであることを必要とし、他の実施形態では、このアラスカ建築物は、距離yが約10〜15インチの間であることを必要とし、更に他の実施形態では、このアラスカ建築物は、距離yが約12〜15インチの厚さであることを必要とする。
これとは対照的に、ニューメキシコ州に位置する1階建ての小さな家は、約2〜8インチの間の距離yの実質的に狭い外壁を使用しても満足な生活できるのである。もちろん、小さな家の1階の壁には、砂嵐や季節の雨と熱に耐える屋根だけは付いている。従って、ジグザグウェブの適切な厚さはいくらかという問題は、収容された断熱材の効率によって有効に決定されるのである。一実施形態では、距離yは約3〜8インチであり、他の実施形態では、距離yは約4〜8インチであり、更に別の実施形態では、距離yは約5〜7インチである。
カンサスやオクラホマ州の竜巻シーズンのように、天候がより暴力的になる傾向がある場合、それらの地域において、大きな懸念になる変数は、単位長さ当たり頂部の数になり得る。頂部と、内外の平面材料の内面との間の単位長さ当たりの接合位置の数が多くなるほど、強風または竜巻地帯で通常発生する強風、より悪くは、強風により発射される発射体による破壊に対する本発明のパネルの抵抗能力はより高くなる。したがって、竜巻地帯での構造物に使用する本発明のパネルの１実施形態において、パネル10での距離Xは約5〜12インチ；約5〜10インチの間である。
非常に類似した考察が、特定な本発明パネルに使用されるジグザグウェブのプロファイルに関係なく行われた。波形ウェブ（即ちU字形ウェブ）80または90ならびにリブウェブ60が、1次および2次断熱能力の懸念に関する距離yと、竜巻地帯やフロリダ州のハリケーンシーズンの異常な風力を克服するための総合的強度の懸念に関する距離Xに対して適切に変更されている。V字型ウェブに対し、すべての場合に上記内容と同じように叙述されたので、構造エンジニアは、構造物が位置する地方にあり得る問題に対処するため、考察された断熱能力および/または強度能力を有する本発明のパネルを選択することができるのである。
リブウェブ60の設計のため、1つの追加コメントが適切に提出された。リブウェブ60は、頂部と外側および内側表面の内面の間の接触面積を最大にするので、荒天および/または地震の挑戦を受ける環境にとっては好ましい実施形態である。頂部と内側平面との間の接触により追加される表面積は、風力、発射体との衝突、および/または地震の極限条件下で維持することができる本発明パネルの内部トラス構造の接合位置での強度を相当に追加することができる。
図2を参照すると、この図は、本発明の他の実施形態について説明している。全体として、構造20は、図1に示した実施形態と同じである。大差は、（1）使用される断熱材が実質的に三角形管の形状を保持し、（2）ジグザグウェブが、三角形管を相互および外部/内部材料の内面に結合させるために使用される接合剤がその場で硬化することである。実質的に固体である断熱材を使用すると、特に、荷重支持のためのパネル能力が増加するので、僅かであるが、本発明のパネルに補助的安定性および強度を付与する。
再び図2を参照すると、本実施形態の幅広いストロークを、より具体的に説明することができる。前記図1と同様に、パネル20は、内面201a、202aおよび外面（図示せず）を、それぞれ有する外部材料201および内部材料202を有する。パネル20は、空隙の代わりに、相互結合されるとともに内外の平面材料の内面に接合されている三角形管203、204、205を有する。これらの材料の接合は、1般に接合剤、より具体的には接合剤−粒子状物質複合剤を用いて達成される。適切な複合剤としては、炭素繊維とエポキシ樹脂の複合剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
図3は、頂部206で接合された材料の拡大図である。この頂部が、例説ため、ここで使用されるのは、接合剤207を用いて、断熱3角形管203を断熱3角形管204に接合し、断熱3角形管204を断熱3角形管205に接合するのを説明するためである。特に、位置207bと207cに塗布された接合剤は、2対の管を相互に接合する役割を果たす。また、複数の3角形管が、位置207aおよび207dに塗布された接合剤により、内部材料の内面に接合される。
この図は、本発明の特定の実施形態の1般化された構造を示していることを理解されたい。この図は、限定的ではない。例えば、図1は、本発明のパネルをV型ジグザグウェブに限定するものではない。また、U字型ジグザグウェブも説明されており、図8および図9に示すように頂部間の距離Xは、ウェブ80でのように短くなるので、発明のパネルの強度はウェブ90の強度がより大きくなる。そして、距離Xが長くなると、ウェブと内外の平面材料の内面との間の接触位置および接合位置の数がより少なくなる。また、図示された様々の例でも、各々のウェブの2組の隣接頂部によって定義される並行平面間の距離yが大きくなり、距離yが大きくなるにつれ、より厚い壁がより大きい耐荷重能力を有することを知覚できるであろう。また、このように壁（またはパネル）が厚くなるほどは、断熱能力の潜在力がより大きくなる。しかし、図2に示すように、使用される特定の種類の断熱材の特性に関する制限は表記されていない。更に、必ずしも図面に表示されない他の特徴が存在してもよい。本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
図1の実施形態にしたがって構築された本発明のパネルの斜視図が、図4に示されている。この図では、隣接頂部106cおよび106dならびに対向頂部106cおよび106bまたは106dおよび106bを見ることができる。平面材料の縁部は、例えば外面101aおよび内面101bのように表示されている；本発明のパネルを横断する全平面は、全体の長さを含んでいる。例えば、頂部106cおよび106dは表示されていない。同様に、外面102aおよび内面102bが、表示された他の平面材料の外面が図示されている。2つの平面材料101および102は、建物の内壁に使用しても良い2つの内側表面材料と、建物の外壁に使用しても良い1つづつの外側および外側表面材料と、または自立型壁構造に使用しても良い2つの外側表面材料と、または家畜が冬の寒さに耐えるのを助けるための風の遮断物と、して利用することができる。パネル40に使用される内部ジグザグウェブは、V字形ウェブであることが示されている。他の実施形態では、内部ジグザグウェブはリブウェブ60であり；または変更された距離xおよびyに起因して異なるピッチと深さを有するV字形ウェブ70であり；または異なる距離Xおよびyを有する波形またはU字形のウェブ80または90である。
図2の実施形態にしたがって構築された本発明のパネルの斜視図が、図5に示されている。図5では、頂部206aおよび206bを見ることができる。平面材料の縁部は、例えば、外面201aおよび内面201bとして示されている；全体の長さと接触する本発明のパネルを横断して、例えば、頂部206bに到達する全平面は、その縁部から離れて示されていない201。同様に、外面202aと内面202bが図示された、他の平面材料の外面が図示されている。2つの平面材料201および202は、建物の内壁に使用しても良い2つの内側表面材料と、建物の外壁に使用しても良い1つづつの内部および外側表面材料と、または自立型壁構造に使用しても良い2つの外側表面材料と、家畜が冬の寒さに耐えるを助けるための風の遮断物と、して利用することができるパネル50に使用される内部ジグザグウェブは、V字形ウェブであることが表示されている。他の実施形態では、内部ジグザグウェブはリブウェブ60であり；または変更された距離xおよびyに起因して異なるピッチと深さを有するV字形ウェブ70であり；または異なる距離xおよびyを有する波形またはU字形のウェブ80または90である。パネル50において、三角形管203は、特に高いR値を有するパネルを制作するために使用される断熱材であり、三角形管のすべての表面および接触する内側平面の表面は、図2に参考として示された接合剤で塗布され、本発明の内部トラス構造を形成する。
一方、本発明の好ましい実施形態は、本明細書に表示され、説明されているので、そのような実施形態の技術に熟達した当業者にとって、それらが例としてのみ提供されたことは明らかであろう。発明者の概念およびその実施形態を明確に記録するため、本発明または本明細書で提供された定義から逸脱することなく、多くの変形、変更、および置換が当業者に想起されるであろう。本明細書に記載された本発明の実施形態に対する様々な代替物が、本発明の実施において採用され得ることを理解されたい。
以下の請求項は、これらの請求項の範囲内で本発明とその方法および構造を定義し、
その定義によりそれらの同価物が担保されることを意図するものである。
図1は、内部ジグザグウェブを示す本発明のパネルの断面図である。
図2は、本発明の一実施形態の断面図であって、接合剤により接続された3角形管を示している。一実施形態において、接合剤により3角形管がジクザクウェブに接合され；第2実施形態において、接合剤により、三角管が定位置に固定されると同時に、ジグザグウェブが形成される。
図3は、1つの3角形管を他の三角形管に接合する（または、各々の三角管の接合対をジグザグウェブに接合する）接合剤間の連続的接合を示す、図2の拡大部分図である。
図4は、図1に示した本発明のパネルの斜視図である。
図5は、図2に示した本発明のパネルの斜視図である。
図6は、内部ジグザグウェブ、即ちリブウェブの一実施形態の断面図である。
図7は、内部ジグザグウェブ、即ちV字状ウェブの他の実施形態の断面図である。
図8は、内部ジグザグウェブ、即ち波形またはU字状ウェブの他の実施形態の断面図である。
図9は、内部ジグザグウェブ、即ち第2波形またはU字形のウェブの他の実施形態の断面図である。

Claims (26)

  1. （a）内面および外面を有する第1材料と、（b）内面および外面を有する第2材料と、（c）前記第1材料と前記第2材料との間に配置されたアームおよび頂部を備えるジグザグウェブと、を有し、
    前記第1材料および前記第2材料の外面は、それぞれ実質的に平坦且つ相互並行であり、前記第1材料および前記第2材料の前記内面は、前記頂部に接触することを特徴とするパネル。
  2. 前記頂部がV字型またはU字型または平坦であることを特徴とする、請求項１に記載のパネル。
  3. 前記頂部は、前記第1材料および前記第2材料の内面に接合されることを特徴とする、請求項２に記載のパネル。
  4. 隣接アームの各対の間に配置された空隙即ち断熱材を更に含むことを特徴とする、請求項３に記載のパネル。
  5. 断熱材が、1つ以上の隣接アームの対の間に配置されることを特徴とする、請求項４に記載のパネル。
  6. 前記ジグザグウェブが金属またはプラスチックを有することを特徴とする、請求項１に記載のパネル。
  7. 前記断熱材が、プラスチック、ガラス繊維、岩石およびスラグ繊維、セルロース、天然繊維、バーミキュライト、パーライト、ペーパークレートおよび箔からなる群から選択されることを特徴とする、請求項５に記載のパネル。
  8. 前記プラスチックが、フェノール樹脂発泡材、セメント質発泡材、ポリウレタン、ポリイソシアヌレート、尿素−ホルムアルデヒド発泡材、尿素発泡材、ポリスチレンおよびポリエチレン発泡材であることを特徴とする、請求項７に記載のパネル。
  9. 前記断熱材が、三角形管の形態であることを特徴とする、請求項８に記載のパネル。
  10. （i）前記断熱材が、複数の3角形管を有するものであって隣接三角形管が、（ii）平行に配置され（iii）対向する配向を有する多数の三角形管を更に有することを特徴とする、請求項９に記載のパネル。
  11. 接合剤を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のパネル。
  12. 隣接三角形管が、相互、または前記第1材料および前記第2材料の内面にそれぞれ接合されることを特徴とする、請求項１１に記載のパネル。
  13. 前記接合剤がパネルの実質的に全ての隣接表面に塗布されることを特徴とする、請求項１２に記載のパネル。
  14. 硬化後、前記接合剤がトラスを形成することを特徴とする、請求項１３に記載のパネル。
  15. 前記接合剤が、エポキシ、ウレタン、メタクリレート、ポリスチレン、アクリル、セラミック、シリコン、シアノアクリレート、ネオプレンおよびニトリルからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１１に記載のパネル。
  16. 前記接合剤が、粒子状物質を含む複合剤であることを特徴とする、請求項１５に記載のパネル。
  17. 前記粒子状物質が、石、セメント、プラスチック、セラミック、およびガラスからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１６に記載のパネル。
  18. 前記第1材料または前記第2材料は、発泡材、石膏、ドライウォール、スチール、ダイヤモンド−トレッドアルミニウム、合板、チップボード、配向性ストランドボード、アクリル、ハードボード、プラスチック、炭素繊維とエポキシ樹脂の複合剤からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のパネル。
  19. 前記第１材料の外側表面は、鋼、ダイヤモンド−トレッドアルミニウム、アクリル、プラスチック、炭素繊維とエポキシ樹脂の複合剤、噴霧可能セメント、石膏ボードからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載のパネル。
  20. 前記第1材料と前記第2材料は同1または異なった材料であって、1つの外面または内面を有することを特徴とする、請求項１９に記載のパネル。
  21. 少なくとも接合剤と粒子状物質で形成された複合剤を更に含むものであって、複合剤が前記第1材料または前記第2の内側表面上に塗布されることを特徴とする、請求項１１に記載のパネル。
  22. 前記複合剤が三角形管の長手方向表面上に塗布されることを特徴とする、請求項２１に記載のパネル。
  23. 3角形管の長手方向表面が隣接三角形管または前記第1材料または前記第二材料の内面に接触することを特徴とする、請求項２１に記載のパネル。
  24. 前記断熱材が、ガラス繊維、岩石およびスラグ繊維、セルロース、天然繊維、セメント質発泡材またはフェノール樹脂発泡材、バーミキュライト、パーライトおよびポリマーからなる群から選択される材料で形成される三角形管であることを特徴とする、請求項５に記載のパネル。
  25. 前記三角形管がセメント質発泡材またはフェノール樹脂発泡材から形成されることを特徴とする、請求項２４に記載のパネル。
  26. （a）内面および外面を有する第1材料と、（b）内面および外面を有する第2材料と、
    （c）前記外部材料と前記内部材料の間に配置されたアームおよび頂部を備えるジグザグウェブと、（d）隣接アームの間に配置された断熱材と、（e）接合剤と粒子状材料とを含む複合剤と、を含むものであって、前記複合剤は、（i）前記第1材料および前記第2材料の内面と、（ii）前記ジグザグウェブ、および（iii）前記断熱材に塗布され；
    前記第1材料及び第二の材料の外面はそれぞれ、実質的に平面且つ相互平行であり、前記第1材料と前記第二材料の頂部に接触し、前記第1材料と前記第2材料は同1または異なることを特徴とする、建築材料。
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