Элемент кровельного покрытия
Изобретение относится к элементу к области строительства, в частности к кровельному покрытию. Технический результат изобретения заключается в высокой термоустойчивости, прочности покрытия. Кровельное покрытие выполнено из комбинированного материала типа «сэндвич», включающего металлические кровельные листы и, по меньшей мере, внутренний слой, расположенный между кровельными листами. Внутренний слой выполнен из волокнистого, термоустойчивого до минимум 600°C изоляционного материала, причем толщина внутреннего слоя составляет до 2,0 мм. 15 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к элементу кровельного покрытия, являющемуся комбинированным материалом типа «сэндвич», состоящим из металлических кровельных листов и, по меньшей мере, внутреннего слоя, размещенного между покрывными листами.
Уровень техники
Применение защищенного от коррозии или коррозионно-устойчивого листового металла для покрытия кровли зданий давно известно. С этой целью, как правило, крупноразмерный листовой металл, который изготавливают, например, из оцинкованной горячим способом стальной полосы в виде трапециевидного или волнистого профиля, закрепляют на рейках обрешетки и/или на стропильных балках кровельной конструкции. Обычные, т.е. однослойные, металлические листы не обеспечивают, однако, необходимую теплоизоляцию и шумоизоляцию.
Известно также выполнение плит кровельного покрытия в виде «сэндвич»-панелей для придания таким плитам улучшенных теплоизоляционных свойств.
Для этих целей изготавливают комбинированный материал типа «сэндвич», состоящий из металлических кровельных листов и внутреннего слоя из пеноматериала. Для изготовления комбинированного материала типа «сэндвич», как правило, на внутреннюю сторону покрывного металлического листа наносят слой пеноматериала.
Из DE 29803111 U1 известен шумоизолирующий строительный элемент для изготовления кровельного покрытия, состоящий и плоского комбинированного по типу металл-полимер-металл материала. Металлические слои этого комбинированного материала состоят из коррозионно-устойчивого листового металла или на них наносят, по меньшей мере, антикоррозионный слой. Расположенный между металлическими слоями полимерный слой выполнен из шумоизоляционного, вязкоэлластичного полимера. Полимерный слой состоит предпочтительно из термопластичного полимера. Этот известный строительный элемент с многочисленными оттисками в виде черепицы, почему его и называют «металлочерепицей», хотя и обладает улучшенной шумоизоляцией, имеет однако недостаток относительно невысокой термоустойчивости. В частности, кровли, оборудованные системой фотогальваники, например, при непрофессиональном монтаже и/или функциональных неисправностях такой системы могут подвергаться опасности возникновения пожара. Так жилые дома и промышленные здания все чаще оборудуют системой фотогальваники, возрастает соответственно пожароопасность от непрофессионального монтажа и/или функциональных неисправностей такой системы. Для временного или полного предотвращения возгорания кровельной конструкции, изготавливаемой, как правило, из древесины, необходимо, чтобы изготовленные из комбинированного материала кровельные покрытия имели достаточную термостойкость.
Раскрытие изобретения
Исходя из этого задача данного изобретения заключается в создании строительного элемента вышеназванного типа с необходимой высокой термоустойчивостью, относительно легкого и относительно дешевого в изготовлении.
Решением этой задачи является элемент кровельного покрытия с признаками по пункту 1 формулы изобретения.
Элемент кровельного покрытия согласно данному изобретению, обозначаемый далее также как строительный элемент для изготовления кровли, состоит из металлических кровельных листов и, по меньшей мере, внутреннего слоя, размещенного между покрывными листами. Внутренний слой образован согласно изобретению из волокнистого изоляционного материала с минимальной термостойкостью до 600°C, причем толщина внутреннего слоя составляет до 2,0 мм.
Волокнистый, с минимальной термоустойчивостью до 600°C, предпочтительно до 700°C внутренний слой в отличие от обычного внутреннего слоя из пеноматериала или полимера, который включает, например, элемент кровельного покрытия по DE 29803111 U1, обеспечивает наряду с термоустойчивостью при одновременно высокой теплоизоляции повышенную жесткость строительного элемента согласно данному изобретению. Поэтому кровельные листы строительного элемента по данному изобретению могут быть выполнены с относительно малой толщиной, что обеспечивает в отличие от обычного выполнения также снижение веса материала типа «сэндвич» или веса изготовленного из него строительного элемента. Таким образом, строительный элемент по данному изобретению обеспечивает создание значительно менее затратной кровельной конструкции, так как вес строительного элемента по данному изобретению значительно меньше веса не только известной бетонной или глиняной черепицы, но меньше веса обычной черепицы из комбинированного материала типа металл-полимер-металл. Кроме этого, строительный материал по данному изобретению отличается за счет волокнистого термоустойчивого внутреннего слоя и хорошей шумоизоляцией. Наряду небольшим весом строительного элемента по данному изобретению, что является преимуществом, в частности с точки зрения транспортировки и обращения со строительным элементом на стройплощадке, этот строительный элемент можно удобно обрабатывать, например обрезать, в том числе на месте, в частности на стройплощадке. Таким образом, строительный элемент по данному изобретению можно быстро и гибко адаптировать к соответствующим местным условиям.
Строительный элемент по данному изобретению (элемент кровельного покрытия), имея негорючий волокнистый внутренний слой, соответствует, по меньшей мере, классу пожаростойкости А2, в том числе классу пожаростойкости AI по DIN 4102.
Толщина соответствующих кровельных листов строительного элемента по данному изобретению составляет, например, от 0,1 мм до 0,8 мм, предпочтительно примерно от 0,1 мм до 0,5 мм и, в частности, предпочтительно примерно от 0.1 мм до 0,4 мм.
Кровельные листы строительного элемента по данному изобретению изготовлены предпочтительно из стали. Сталь - это относительно экономичный материал, отличающийся высокой термоустойчивостью, высоким пределом прочности и хорошими характеристиками протяжки и/или чеканки.
В целях обеспечения оптимальных материальных затрат с одновременным большим сроком службы для строительного элемента по данному изобретению в одном из вариантов выполнения на кровельные листы наносят антикоррозионный защитный слой. Антикоррозионный защитный слой наносят на металлические кровельные листы, например, методом горячего нанесения высококачественного покрытия и/или электролитическим методом. Типичным составом для горячего метода нанесения высококачественного покрытия является: Z: 99% Zn, ZA: 95% Zn+5% AI; AZ: 5% AI+43,4% Zn+1,6% Si; AS: 88-92% AI+8-12% Si.
Один из предпочтительных вариантов выполнения строительного элемента по данному изобретению отличается тем, что используют кровельные листы с различной толщиной и/или с различными антикоррозионными защитными покрытиями. Это может обеспечить для оптимального элемента кровельного покрытия возможность высокой изгибной жесткости, малого веса строительной детали и высокой погодостойкости.
В одном из предпочтительных вариантов выполнения строительного элемента по данному изобретению один из кровельных листов покрывают защитным антикоррозионным слоем из цинка. В качестве альтернативы или дополнительно один из кровельных листов покрывают защитным антикоррозионным слоем из алюминия.
Кроме метода горячего нанесения высококачественного покрытия и/или электролитического метода могут быть применены методы CVD (химического осаждения), PVD (термовакуумного осаждения) и/или золь-гелевый метод. Кровельные листы можно подвергать и дополнительной обработке по нанесению высококачественного покрытия, например анодированию, или использовать соответствующий кровельный материал в изготовлении строительного элемента по данному изобретению.
В частности, согласно одному из предпочтительных вариантов выполнения строительного элемента по данному изобретению, по меньшей мере, верхний и/или наружный кровельный лист покрыт защитным антикоррозионным слоем из алюминия. Именно покрытие из алюминия обеспечивает строительному элементу по данному изобретению очень малую способность поглощать солнечное или тепловое излучение или высокую способность отражать теплоизлучение.
Согласно одному из вариантов выполнения строительного элемента по данному изобретению, по меньшей мере, верхний и/или наружный кровельный лист покрыт слоем из органического материала. Слой из органического материала в виде лаков может иметь различные цвета, поэтому цветовая гамма строительного элемента по данному изобретению не ограничена.
Согласно одному из вариантов выполнения изобретения для достижения необходимой высокой термоустойчивости толщина внутреннего слоя или изоляционного материала внутреннего слоя строительного элемента по данному изобретению составляет от примерно 0,6 мм до 1,5 мм и особенно предпочтительно от примерно 0,7 мм до 1,3 мм.
Кроме этого, для малого веса строительной детали согласно одному из вариантов выполнения изобретения предпочтительно, чтобы толщина внутреннего слоя была минимально в 1,5 раза, предпочтительно в 2 раза, особенно предпочтительно минимально в 2,5 раза больше толщины кровельного листа или самого тонкого кровельного листа.
Один из предпочтительных вариантов выполнения строительного элемента по данному изобретению отличается тем, что изоляционный материал внутреннего слоя изготовлен из неорганических волокон, предпочтительно из минеральных волокон, а неорганические наполнители, предпочтительно минеральные наполнители, изготовлены в комбинации с органическими волокнами и вяжущим веществом. Опыты показали, что такой изоляционный материал способен выдерживать длительное воздействие температур до 1000°C.
Изоляционный материал или внутренний слой строительного элемента по данному изобретению содержит предпочтительно минеральное огнезащитное средство, не содержащее галогены и подавляющее образование дымового газа. Кроме этого, изоляционный материал или внутренний слой может содержать предпочтительно противогрибковое вещество, подавляющее образование плесени во внутреннем слое.
В одном из вариантов выполнения строительного элемента по данному изобретению для соединения слоев комбинированного материала типа «сэндвич» предусмотрено, что соответствующий кровельный лист соединяют с внутренним слоем посредством слоя клеящего вещества. В качестве клеящего вещества предпочтительно используют клей на водной основе, например полиуретановый эмульсионный клей или клей-расплав. Толщина соответствующего клеевого слоя составляет при этом, например, от 5 μπι до 25 μπι предпочтительно от 8 μπι до 15 μπι.
Слой клеящего вещества наносят на кровельный лист, например с помощью ракли, напылением или валиком. Покрывные слои (кровельные листы) и используемый для внутреннего слоя волокнистый термоустойчивый изоляционный материал можно соединять друг с другом в виде полос или в виде плит.
Предпочтительно соединение покрывных слоев с внутренним слоем осуществляют посредством двухленточного пресса. Нанесенный на кровельный лист клей (клей-расплав) активируют в двухленточном прессе под воздействием давления и температуры и структурируют с волокнистым термостойким внутренним слоем.
В альтернативном варианте уже в процессе изготовления изоляционного материала или внутреннего слоя клей на водной основе вносят в волокнистый термоустойчивый изоляционный материал, в частности методом инфильтрации или примешивания. Это делает ненужным этап нанесения клея на кровельные листы. Соединение покрывных слоев с внутренним слоем осуществляют, как описано выше, предпочтительно в двухленточном прессе, в котором клей во внутреннем слое сначала активируют давлением и температурой и структурируют его, и одновременно или после этого происходит его неразъемное сцепление с покрывными слоями.
Комбинированный материал типа «сэндвич» по данному изобретению выполнен с возможностью формования, в частности глубокой протяжки и/или чеканки, что обеспечивает возможность изготовления любых форм главным образом плоской плиты вплоть до трехмерных структур различных размеров. В частности, строительный элемент по данному изобретению может быть выполнен в виде черепицы, кровельной дранки, волнистого или трапециевидного профиля.
Другие предпочтительные и целесообразные варианты выполнения строительного элемента по данному изобретению раскрыты в зависимых пунктах формулы.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение более подробно раскрыто на примере нескольких представленных на чертежах вариантов выполнения.
На чертежах показано:
фиг. 1 - вид в разрезе участка комбинированного материала типа «сэндвич» по данному изобретению;
фиг. 2а - боковая проекция строительного элемента для создания кровельного покрытия с черепицеобразной структурой;
фиг. 2b - горизонтальная проекция строительного элемента по фиг. 2;
фиг. 2с - ракурс нескольких расположенных внахлест строительных элементов по фиг. 2а;
фиг. 3 - боковая проекция другого строительного элемента для создания кровельного покрытия с черепицеобразной структурой;
фиг. 4 - торцевая или боковая проекция участка здания с кровлей, оборудованной системой фотогальваники.
Осуществление изобретения
Показанные на чертежах строительные элементы (элементы кровельного покрытия) 1, 1' выполнены из комбинированного материала 2 типа «сэндвич». Комбинированный материал 2 включает два металлических покрывных слоя 2.1, 2.2 и волокнистый, термоустойчивый до минимум 600°C, внутренний слой 2.3.
Покрывные слои 2.1, 2.2 выполнены, например, из листовой стали, предпочтительно покрытой защитным антикоррозионным слоем. При этом предпочтительно применяют защитное антикоррозионное покрытие на основе цинка или алюминия. Толщина соответствующих покрывных слоев (кровельных листов) 2.1, 2.2 составляет, например, примерно от 0,1 до 0,8 мм, предпочтительно максимум 0,5 мм, особенно предпочтительно максимум 0,4 мм. В показанном на фиг. 1 варианте выполнения толщина обоих кровельных листов 2.1. 2.2 главным образом одинакова, например около 0,3 мм, а листы выполнены из односортного материала. Для изготовления комбинированного материала 2 могут быть также использованы кровельные листы 2.1, 2.2 различной толщины и различного качества материала. В частности, можно использовать кровельные листы 2.1, 2.2 с отличающимися защитными антикоррозионными покрытиями. Например, кровельный лист 2.1 или 2.2, оказавшийся после закрытия соответствующей кровли наружным, может иметь покрытие на основе алюминия, обладающее более высокой теплоотражающей способностью.
Внутренний слой 2.3 выполнен из волокнистого, термоустойчивого минимум до 600°C, предпочтительно минимум до 700°C, изоляционного материала с толщиной примерно от 0,5 до 2,0 мм, предпочтительно примерно от 0,6 до 1,5 мм и особенно предпочтительно примерно от 0,7 до 1,3 мм.
Материал внутреннего слоя 2.3 выполнен из смеси неорганических волокон, предпочтительно минеральных волокон, и неорганического наполнителя, предпочтительно минерального, с малой долей органических волокон и вяжущих веществ. Неорганические волокна и неорганический наполнитель, являющиеся главной составной частью материала внутреннего слоя, - это предпочтительно биологические минеральные волокна. Кроме этого, в состав материала внутреннего слоя может входить минеральное, не содержащее галогены огнезащитное средство с высокой способностью подавления образования дымового газа. Так как доля органических волокон и органического вяжущего вещества во внутреннем слое 2.3 очень мала, то при воздействии огня или высокой температуры образование дымового газа сильно снижено.
Неорганические волокна и минеральные наполнители внутреннего слоя 2.3 обеспечивают возможность устойчивости такого изоляционного материала против длительного воздействия температур до 900°C или даже до 1000°C, предпочтительно без образования процесса горения. Кроме этого, выполненный таким образом внутренний слой 2.3 обладает хорошей теплоизоляцией, а также звукоизоляцией.
Волокнистый внутренний слой 2.3 обеспечивает элементу кровельного покрытия 1, 1' типа «сэндвич» по данному изобретению не только высокую термоустойчивость при одновременно хорошей теплоизоляции, но и явное повышение жесткости по сравнению с обычным внутренним полимерным слоем, например черепицы из комбинированного материала по типу «металл-полимер-металл» согласно DE 29803111 U1. Эта повышенная жесткость обеспечивает возможность использования относительно более тонких покрывных слоев 2.1, 2.2 и тем самым уменьшение веса элемента кровельного покрытия 1. 1' типа «сэндвич».
Из фиг. 1 явно следует, что каждый из кровельных листов 2.1., 2.2 комбинированного материала 2 выполнен со значительно более меньшей толщиной, чем внутренний слой 2.3. Для обеспечения малого веса элемента кровельного покрытия толщина внутреннего слоя 2.3 превосходит толщину самого тонкого из двух кровельных листов 2.1, 2.2 минимум в 1,5 раза, предпочтительно минимум в 2 раза и особенно предпочтительно в 2,5 раза.
Кровельные листы 2.1., 2.2 соединяют с внутренним слоем методом склеивания. Для этого на одну сторону соответствующего кровельного листа 2.1, 2.2, обращенную к внутреннему слою 2.3, наносят клеящее вещество. Клеящее вещество - это предпочтительно клей на водной основе, например полиуретановый эмульсионный клей. Чтобы обеспечить необходимое соединение кровельных листов 2.1, 2.2 и внутреннего слоя 2.3 толщина клеевого слоя, наносимого на кровельный лист 2.1, 2.2, составляет от 5 до 25 μιη, предпочтительно от 8 до 15 μιη. Нанесение клеевого слоя осуществляют, например, распылением, раклей или валиком. Соединение кровельных листов 2.1, 2.2 и внутреннего слоя 2.3 осуществляют предпочтительно в двухленточном прессе с подогревом (не показано), в котором клей активируют давлением и температурой и структурируют с волокнистым термоустойчивым внутренним слоем 2.3.
Внутренний слой 2.3 в комбинированном материале 2 загерметизирован клеем и/или кровельными листами 2.1, 2.2 от проникновения влаги.
Комбинированный материал 2 по данному изобретению обладает способностью к пластичной деформации, в частности к глубокой вытяжке и/или чеканке. С этой целью, например, от соответствующей полосы комбинированного материала 2 отрезают панели и формуют их в формовочном прессе (не показано) в трехмерные элементы 1, 1' кровельного покрытия. Элементы 1, 1' кровельного покрытия можно при этом изготавливать почти любой формы или профиля и различных размеров.
Как показано на фиг. 2а-2с и 3, строительный элемент 1, 1' по данному изобретению может иметь, например, волнистую форму, в частности черепицеобразную. При этом строительный элемент 1, 1' по данному изобретению значительно больше «обычной» черепицы из бетона или обожженной глины. Размер строительного элемента 1, 1' по данному изобретению может быть, например, равным длине от 3 до 10 расположенных рядом и/или друг над другом «обычных» черепиц из бетона или глины. Таким образом, размер строительного элемента 1, 1' по данному изобретению может составлять, например, 1 м×2 м.
Кроме этого, строительный элемент 1 по данному изобретению может иметь, по меньшей мере, отбортовку 1.1. Отбортовка выполнена при этом таким образом, что строительный элемент 1 или 1' можно подвесить на проходящей главным образом горизонтально обрешетине. В качестве альтернативы или дополнительно строительный элемент 1, 1' может быть выполнен и с отбортовкой 1.1 по уклону кровли, что обеспечивает возможность выполнения с помощью строительного элемента 1 т.н. наличника, т.е. боковой окантовки кровли на вертикальном фронтоне (для сравнения фиг. 2а и 2с). При этом на отбортовке 1.1 выполняют предпочтительно чеканенное углубление и/или выемку 1.2 для выполнения наличника заподлицо с поверхностью кромки.
На фиг. 4 схематично показана выполненная из строительных элементов 1 по данному изобретению кровля, например кровля промышленного здания 3, на которой установлена система 4 фотогальваники.
Выполнение данного изобретения не ограничено показанными на чертежах вариантами выполнения.
Более того, возможны многочисленные варианты выполнения строительного элемента (элемента кровельного покрытия) 1, 1', отличающиеся от показанных вариантов, но в которых может быть применено раскрытое в формуле изобретение.
1. Элемент (1, 1') кровельного покрытия, выполненный из комбинированного материала типа «сэндвич», включающего металлические кровельные листы (2.1, 2.2) и, по меньшей мере, внутренний слой (2.3), расположенный между кровельными листами, отличающийся тем, что внутренний слой (2.3) выполнен из волокнистого, термоустойчивого до минимум 600°C изоляционного материала, причем толщина внутреннего слоя (2.3) составляет до 2,0 мм.
2. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что толщина внутреннего слоя (2.3) превосходит минимум в 1,5 раза, предпочтительно в 2 раза, особенно предпочтительно в 2,5 раза, толщину одного из кровельных листов (2.1, 2.2) или самого тонкого из кровельных листов (2.1, 2.).
3. Элемент кровельного покрытия по п. 1 или 2, отличающийся тем, что толщина изоляционного материала внутреннего слоя (2.3) составляет от 0,6 мм до 1,5 мм, особенно предпочтительно от 0,7 мм до 1,3 мм.
4. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что изоляционный материал внутреннего слоя (2.3) выполнен из неорганических волокон, предпочтительно минеральных волокон и неорганических наполнителей, предпочтительно минеральных наполнителей в сочетании с органическими волокнами и вяжущим веществом.
5. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что кровельные листы (2.1, 2.2) выполнены из стали.
6. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что на кровельные листы (2.1, 2.2) нанесен защитный антикоррозионный слой.
7. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что толщина кровельных листов (2.1, 2.2) составляет соответственно от 0,1 мм до 0,8 мм, предпочтительно от 0,1 мм до 0,5 мм, особенно предпочтительно от 0,1 мм до 0,4 мм.
8. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что кровельные листы (2.1, 2.2) различны по толщине и/или защитному антикоррозионному покрытию.
9. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере на один из кровельных листов (2.1, 2.2) нанесен защитный антикоррозионный слой из цинка.
10. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере на один из кровельных листов (2.1, 2.2) нанесен защитный антикоррозионный слой из алюминия.
11. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, на наружную сторону верхнего и/или наружного кровельного листа нанесен защитный антикоррозионный слой из алюминия.
12. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что кровельные листы (2.1, 2.2) соединены соответственно с внутренним слоем (2.3) клеящим веществом.
13. Элемент кровельного покрытия по п. 12, отличающийся тем, что клеящее вещество состоит соответственно из клея на водной основе, предпочтительно полиуретанового эмульсионного клея.
14. Элемент кровельного покрытия по п. 12, отличающийся тем, что толщина соответствующего клеевого слоя составляет от 5 μπι до 25 μπι, предпочтительно от 8 μπι до 15 μπι.
15. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен трехмерным, предпочтительно волнообразной формы или трапециевидной формы, или в виде черепицы или дранки.
16. Элемент кровельного покрытия по п. 1, отличающийся тем, что включает по меньшей мере отбортовку (1.1).
