(57)【要約】  屋根瓦の接着方法を開示する。これらの方法は、新しい屋根の取り付けのため又は既存の屋根の改善のために使用することができる。これらの方法は、機械的締結具及び、発泡性接着剤を含む高分子接着剤の使用を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個々の屋根瓦の複数の列を勾配屋根の屋根基材に所定の位置で据え付けるための方法であって、
前記屋根基材に個々の屋根瓦の第１の列を取り付ける工程と、
高分子接着剤を第１の列の屋根瓦のヘッド部分の上面に適用する工程と、
前記高分子接着剤の反応期間中に、前記第１の列の屋根瓦上に適用された高分子接着剤に第２の列の屋根瓦の重なり部分が接触するように、前記第２の列の屋根瓦を前記第１の列の屋根瓦に重ねて接触させて配置する工程と、
前記第２の列の屋根瓦のヘッド部分を機械的締結具によって前記屋根基材に取り付ける工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
第１の瓦の列及び第２の屋根瓦の列を備える瓦屋根を改善する方法であって、それぞれの瓦がノーズ部分及びヘッド部分を備え、前記第２の瓦の列の第１の瓦のヘッド部分が機械的締結具によって屋根に取り付けられ、前記第１の瓦のノーズ部分が前記第１の瓦の列の第２の瓦のヘッド部分と重なっており、この方法が、
前記第１の瓦のノーズ部分を持ち上げる工程と、
前記第１の瓦と前記第２の瓦との間の重なり領域に高分子接着剤を適用する工程と、
前記第１の瓦の前記ノーズ部分を前記第２の瓦の前記ヘッド部分上に下げて戻す工程と、
前記第１の瓦を前記第２の瓦に高分子接着剤で接着する工程と、
を含む、方法。
【請求項３】
前記高分子接着剤が発泡性接着剤である、請求項１又は２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記高分子接着剤が発泡性液体ポリウレタンである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記発泡性液体ポリウレタンが泡発泡体である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
屋根基材に機械的に締結された個々の重なる屋根瓦の複数の列を有する屋根設置システムの改善であって、
前記屋根瓦の重なり部分を高分子接着剤で互いに接着することを含む、改善。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、高分子接着剤及び機械的締結具の使用を含む、屋根瓦の取り付けシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋根瓦は、世界の様々な場所で勾配屋根甲板の屋根を覆うものとして広く使用されている。屋根瓦は極めて耐久性があり、それらが適用される構造物に有意な美観及び装飾効果をもたらす。本明細書に記載される屋根瓦は、セラミック材料で作製できるほか、レンガ、石、コンクリート、粘土、若しくはプラスチック、木材、金属、ゴム、又は瀝青材でも作製できる。
【０００３】
屋根瓦は、モルタル又は同様の結合剤を屋根瓦と屋根基材（屋根フェルトのような）との間に使用して据え付けられてきた。典型的には、地上レベルでバケツの中で最初にモルタルを調製してから屋根に上げ、それからモルタルを屋根基材に適用しなくてはならないので、モルタルを使用するのは時間のかかる手順であり、大きな労働力を要する。モルタルは屋根に不必要な重量を付加する。おりおり、据え付け中にモルタルのバケツを落として屋根瓦を損傷することがある。モルタルの硬化時間は、屋根瓦と屋根基材との間の結合を形成するのに要する時間を増加する。屋根瓦の移動は結合に影響するので、据え付けられた屋根瓦は、モルタルが硬化するまで動かすべきでない。更に、屋根瓦と屋根基材との間に完成した結合の強度は、十分に満足できるものではない。典型的には、約２２．７キログラム（６０ポンド）の負荷が屋根瓦に横方向に付加されると、屋根瓦と屋根基材との間のモルタル結合が破壊される。ハリケーン又は竜巻の間に経験されるような強風負荷条件の間に屋根瓦が屋根構造物から外れることは頻繁にある。
【０００４】
屋根瓦が使用される、非常に価格志向型の住宅建設市場では、屋根基礎構造物への瓦の従来の取り付け方法は機械的締結具によるものであり、典型的には、釘である。機械的締結具はそれぞれの瓦のヘッド部分に適用され、それらの機械的締結具を覆うことを可能にするために、瓦を重ねるようなやり方で瓦を据え付ける。
【０００５】
この取り付け方法は経済的であるが、欠点を有する。例えば、風イベントの間、この取り付け方法では屋根瓦の「テール」すなわち屋根瓦のリーディングエッジの上昇及び／又はカタつきにより機械的締結具のエリアに損傷を引き起こし得る。十分な深刻度及び／又は時間経過があれば、取り付けが破損して瓦が空中に放たれる。
【０００６】
当該技術分野において、ポリウレタン接着剤を使用して瓦屋根を互いに及び屋根基材に取り付けることは周知である。この接着剤方法による取り付けは、強風イベントの起きやすい地域で主に使用されてきた。その据え付け及び材料の費用はより高いが、接着剤で取り付けられた瓦が、機械的締結具で取り付けられた瓦よりも大きい「揚」力に耐えられることが見出されてきた。より高い費用であるために、非常に価格志向型の住宅の住宅建設業者は、機械的締結具による瓦の据え付けを続けている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の機械的締結法に比べ大きい「揚」力に耐えられる、価格志向型の住宅建設に使用するための屋根瓦取り付けシステム及び方法を有することが望まれる。また、現行規定の風揚力規格を満たすように既存の屋根据え付け設置物を改善するため又は屋根据え付け設置物を修理するための屋根瓦取り付けシステム及び方法を有することも望まれる。更に、風イベントの間の瓦の「カタつき」を取り除く瓦取り付け方法を有することも望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、屋根瓦取り付けシステム及び方法である。屋根瓦取り付けシステム及び方法は、新しい屋根の建設及び既存の屋根に使用することができる。屋根瓦取り付けシステム及び方法は、価格志向型の住宅建設に好適であり、かつ屋根瓦取り付けの従来の機械的締結法よりも大きい「揚」力に耐えることができる。本発明はまた、現行規定の風揚力規格を満たすように既存の屋根据え付け設置物を改善するため又は屋根据え付け設置物を修理するためも好適である。本発明はまた、風イベントの間の瓦の「カタつき」を取り除く。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の目的、利点、及び特徴は、本明細書に付随する図（図において、同じ番号は同じ部品を指し、図は、本発明の例示的実施形態を示す）を参照することによって、より明確になろう。
【図１】本発明の屋根瓦取り付けシステム及び方法と共に使用可能な典型的な屋根瓦の上側の斜視図。
【図２】図１に示された典型的な屋根瓦の下側の斜視図。
【図３】屋根甲板に適用された屋根基材を有する勾配屋根甲板の斜視図。
【図４】据え付けられたバッテン当て木及び屋根瓦を示す、屋根アセンブリの一部分の斜視図。
【図５】屋根瓦の上方の列のそれぞれが屋根瓦の下方の列と重なっている屋根設置システムの一部分の側面図。
【図５Ａ】図５の拡大部分。
【図６】修理及び／又は改善される既存の屋根設置システムの一部分の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
概して１００と指定された屋根瓦取り付けシステム及び方法について、具体的に図を参照して、より詳細に説明する。概して１０と指定された典型的な屋根瓦は、図１及び２で斜視図として示されている。図１は屋根瓦１０の上側を、図２は下側を示す。図１及び２に示した屋根瓦１０は、Ｍｏｎｉｅｒ−Ｒａｙｍｏｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（現在のＭｏｎｉｅｒＬｉｆｅｔｉｌｅ  ＬＬＣ）から市販されていた。本発明は図示された屋根瓦設計に限定されず、むしろ、当業者に周知の多様な他の形状及びタイプの屋根瓦に同等に適用可能であるものと理解されたい。例えば、フラットな屋根瓦及び背向屈曲屋根瓦及び他のスタイルを、本発明のシステム及び方法と共に使用することができる。典型的には、屋根瓦１０は、セメント系材料又は粘土材料で作製される。また、本発明のシステム及び方法は、粘土又はセメント系の屋根瓦１０に限定されず、むしろ、レンガ、石、第一鉄、プラスチック、木材、ゴム、又は瀝青材を含む他の材料（ただし限定せず）で作製することも可能なものと理解されたい。
【００１１】
図１及び２に示すように、屋根瓦１０は、典型的に、屋根瓦１０の第１及び第２の長手方向のそれぞれのエッジ１２及び１４にかみ合い接続を含み、追加的にウォーターロックを形成する。第１の屋根瓦１０の第２のエッジ１４は、図４に図示した隣接の第２の屋根瓦１０の第１のエッジ１２と一致する。屋根瓦１０のこのタイプのかみ合い接続は、当該技術分野で周知である。図１及び２に図示した屋根瓦１０は、ヘッド部分１３及びノーズ部分１５を含む。ヘッド部分１３は１つ以上のヘッドラグ１３ａを屋根瓦１０の下側に含むのが好ましく、その理由について下記に説明する。ノーズ部分１５の下側は、屋根瓦１０の下側に１つ以上のノーズラグ１５ａを含む場合がある。典型的には、屋根瓦１０の据え付けの際に、ノーズラグ１５ａは下方に据え付けられた屋根瓦と重なってウェザーバリヤを形成し、それらの間を風、雨等が自由に通過することを防ぐのを助ける。典型的には、屋根瓦１０は、図１及び２が図示するようにヘッド部分１３に締結穴１０ａを少なくとも１つ含む。
【００１２】
屋根瓦１０は、典型的には、図３に図示するように、概して５０として指定された勾配屋根甲板に据え付けられる。屋根甲板５０は、屋根枠部材５４に釘付け又は接着された、典型的にはベニヤ板である甲板材５２を含む。屋根枠部材５４は、典型的には、トラス垂木の中心から中心まで６１センチメートル又は４１センチメートル（２４インチ又は１６インチ）の間隔で配置される。甲板材５２は、典型的には、１．２メートル掛ける２．４メートル（４フィート掛ける８フィート）のパネル又はシートである。甲板材５２のパネルは、末端と末端及び辺と辺を位置づけて配置される。また、屋根甲板５０は、コンクリート、金属、又は他の材料で建築することもできると理解されたい。
【００１３】
好ましくは、防水コーティングを形成する屋根基材２０が適用され、好ましくは、甲板材５２の上面に結合される。屋根基材２０は、屋根設置業界で一般に使用される屋根設置フェルトであってよい。屋根設置フェルトは、典型的には釘のような機械締結具で甲板材５２に締結される及び／又は例えばタール又は瀝青によって甲板材に結合される、ロール物品膜である。屋根設置フェルトは、典型的には、隣接する列のフェルトが先行のフェルトの列のエッジと重なるように屋根の長さに沿って適用される。屋根基材２０は、勾配屋根甲板５０と接触して通過する雨及び水分から保護する。状況によっては、本発明にとって屋根基材２０が望まれない又は必要ない場合があることを理解されたい。
【００１４】
図４を参照すると、典型的に強風地域では、瓦は甲板に直接に、バッテン当て木を使わずに、据え付けられる。バッテン当て木が使用されるときは、バッテン当て木１８を、好ましくは釘で、甲板材５２に固定する。バッテン当て木は木材、金属、又は当業者に既知のような他の建材であり得る。典型的には、バッテン当て木１８は、トラス垂木５４に垂直に、屋根甲板５０に固定される。好ましくは、パッテン当て木１８は、５〜１５センチメートル（２〜６インチ）の範囲の均一な幅と、約２．５センチメートル（１インチ）の厚さを有する。バッテン当て木１８間の間隔は、選択される屋根瓦１０の寸法に依存する。状況によっては、本発明にとってバッテン当て木１８が望まれない又は必要ない場合があることを理解されたい。
【００１５】
図４を参照すると、屋根瓦１０は、屋根の下方エッジに沿って始まる列に配置される。屋根瓦１０の下方の列は、好ましくは、屋根瓦１０のヘッドラグ１３ａがバッテン当て木１８と接触するように（図５を参照）下方のバッテン当て木１８に配置され、屋根瓦１０は、好ましくは、図４に図示したように隣接の屋根瓦とかみ合う。屋根瓦１０のヘッド部分１３は、好ましくは、例えば釘又はねじである締結具１６を瓦締結穴１０ａを通して挿入することによってバッテン当て木１８及び／又は甲板材５２に固定される。それぞれの個別の屋根瓦１０を締結具１６で屋根甲板５０に固定することができるが、下記に更に説明するように、据え付けられる屋根瓦１０がかみ合って重なる性質により、これは必要でない場合があるものと理解されたい。
【００１６】
本発明の一実施形態によると、新しい屋根の据え付けの間に、好ましくは高分子接着剤３０が屋根甲板５０の屋根瓦１０の第１の（下方の）列のヘッド部分１３の上面の一部分に適用される。図４を参照すると、高分子接着剤３０は、据え付けられる屋根瓦１０の第２の列が第１の列と重なることになる、好ましくはほぼ瓦締結穴１０ａの位置に位置づけられる位置にビード又はストリームとして好ましくは適用される。ビードは、瓦の幅にわたり連続又は断続であってよいと理解されたい。また、接着剤は、屋根瓦１０がかみ合うエッジ１２及び１４を含むときは特に、必ずしも列の全ての屋根瓦１０に適用しなくてもよいものと理解されたい。
【００１７】
図４及び５を参照すると、第２列の屋根瓦１０は、ヘッドラグ１３ａをそれぞれ第２のバッテン当て木１８に接触し、高分子接着剤３０の反応期間中にノーズ部分１５の下方の表面を高分子接着剤３０に接触して、配置されている。締結具１６は、好ましくは、屋根瓦１０の第２の列のヘッド部分１３を屋根甲板５０に固定するように据え付けられ、高分子接着剤３０は屋根瓦１０の重なる部分と互いに接着する。ここでも、個別の屋根瓦１０をそれぞれ屋根甲板５０に締結具１６で固定すること、あるいは代わりに、その列の屋根瓦１０の一部を個別に締結具１６で固定することができる。追加的なコース又は列の屋根瓦１０は、図５に図示したように、屋根甲板５０に同様に配置及び固定される。
【００１８】
本発明は、また、元々機械的締結具のみを使用して据え付けられた既存の瓦屋根システムの改善又は修理にも好適である。改善は、天候パターンの変化、地域建築規制の変更、及び／又は風揚力規定コードの改定により、必要となる又は望ましくなり得る。場合によっては、既存の瓦屋根システムの改善又は修理を保険業者が要求することがあり得る。別のケースでは、風イベントの間の屋根瓦の「カタつき」をなくすために修理が望まれることがあり得る。典型的には、機械的に締結された屋根瓦は、屋根システムの耐用期間中に緩まる。カタつきは、上方の瓦の列のノーズ部分１５が風によって下方の列のヘッド部分１３から持ち上げられる結果として生じる動きによって引き起こされる。瓦のカタつきは、瓦が持ち上げられ、落ちて戻り互いに接触すると起きる。時間の経過につれて、カタつきを起こしている瓦が取り付けポイントで破砕され、更には瓦の機械的締結が緩んで、屋根システムの完全性が下がる場合がある。
【００１９】
本発明のこの実施形態では、屋根全体又は屋根の一部を改善できるものと理解されたい。図６は、修理及び／又は改善される既存の屋根設置システムを図示する。好ましくは瓦のノーズ部分１５が好ましくは手作業によりわずかな距離だけ持ち上げられて、持ち上げられた瓦１０の下の、その隣の屋根瓦の列と重なる部分に、定量の高分子接着剤３０を適用することが可能となる。次いで、瓦のノーズ部分１５を下方の瓦のヘッド部分１３上に下ろして戻し、高分子接着剤３０がそれら２つを互いに接着又は結合することによって、それら２つの間の相対的移動及びカタつきをなくす。瓦のノーズ部分１５を持ち上げることは、同じ列の複数の瓦のノーズ部分１５を同時に持ち上げることになり、高分子接着剤３０を所望により連続ビードとして又は断続的に適用可能であるものと理解されたい。
【００２０】
本発明のこの実施形態では、屋根瓦１０のノーズ部分１５が、好ましくは６．４ミリメートル（ｍｍ）（０．２５インチ）〜２５ｍｍ（１．０インチ）の範囲で、より好ましくは６．４ｍｍ（０．２５インチ）〜１９ｍｍ（０．７５インチ）の範囲で、最も好ましくは１２．７ｍｍ（０．５インチ）、持ち上げられて、重なっている屋根瓦１０の間の隙間に接着剤３０が適用される。好ましい実施形態では、接着剤３０は、上に重なる持ち上げられた瓦１０とその下にある瓦１０との間の隙間に挿入される好ましくは６．４ｍｍ（０．２５インチ）の直径を有する小さい可撓性のチューブ３２を通して適用される。接着剤の反応期間中に瓦１０は互いに接触するように戻される。
【００２１】
状況及び所望の結果に依存して、重なっている瓦の一部又は全てを接着できるものと理解されたい。
【００２２】
所望により、高分子接着剤３０を屋根瓦１０の幅にわたって連続的な線として適用し、重なっている屋根瓦の列の間への水の浸入に対する連続バリヤを形成することができる。あるいは、名目量の高分子接着剤３０を、上方の屋根瓦１０の据え付けの前に、下方の屋根瓦１０の上面又は上方の屋根瓦の下面に適用することができる。適用される高分子接着剤３０の量は、高分子接着剤３０の接着性状、規定の風揚力基準、及び屋根瓦の形を含む多様な設計基準（ただし限定せず）に依存する。
【００２３】
本発明の１つの実施形態によると、高分子接着剤３０は発泡性又は無発泡性の高分子接着剤である場合がある。好ましくは、高分子接着剤３０は、複数構成成分の液体ポリウレタン発泡体である。複数構成成分のポリウレタン発泡体の有意な利点は、屋根瓦１０が据え付けられた少し後に、屋根瓦１０間の結合に影響を与えずに、据え付けられた屋根瓦１０の上を歩くことができることである。本発明の複数構成成分の液体ポリウレタン発泡体３０の反応期間又は立ち上がり時間は、好ましくは、約０．５〜約１０分であり、最も好ましくは約１．５〜約４分である。屋根瓦１０が反応期間中に適正に配置されることは、下方の屋根瓦１０への上方の屋根瓦１０の必要な結合を達成するために重要である。反応期間中、液体ポリウレタン発泡体３０は拡張発泡体であり、隙間及び不完全部分を埋める。その結果得られる発泡体は、ウレタンの接着性状によって屋根瓦１０間に優れた結合をもたらす。約０．５分未満という反応期間では、反応期間中に屋根瓦１０をタイミングよく据え付けることが難しいことが見出された。
【００２４】
発泡性液体ポリウレタン３０は、好ましくは、泡発泡体である。泡発泡体化学は、ウレタン発泡体の技術分野で周知である。泡発泡体は、水素添加クロロフルオロカーボン、Ｒ２２（ＨＣＦＣ−Ｒ２２）、水素添加フルオロカーボン１３４Ａ（ＨＦＣ−１３４Ａ）、又はクロロフルオロカーボンＲ１２（ＣＦＣ−Ｒ１２）のような発泡剤を使用して形成することができる。好ましくは、泡発泡体３０は、地球のオゾン層への有害な作用が報告されているＣＦＣ−Ｒ１２でなく、ＨＣＦＣ−Ｒ２２又はＨＦＣ−１３４Ａを水素添加発泡剤として使用して形成される。
【００２５】
好ましくは、泡発泡体３０は、泡状のシェービングクリームと同様のちょう度を有する。この泡発泡体は、屋根甲板５０の他のエリア又は据え付けられた隣接の屋根瓦１０への吹きかけ又はかけ過ぎがなくニートにかつ正確に分配され得るので、他のタイプの発泡体より好ましい。シェービングクリームのちょう度を有する好ましい液体ポリウレタン３０は、傾斜のきつい勾配屋根に配置されたときに流れずに、屋根瓦１０上のそれが付けられた場所に留まる。これは、屋根瓦１０の適切な位置に接着結合を形成することを確実にする。加えて、泡発泡体３０は、適用と同時に直ちに拡張し始め、屋根瓦１０の重なっている部分間に固い結合をもたらす。
【００２６】
液体ポリウレタン３０は、好ましくは、約０．０１６〜約０．１３グラム／立法センチメートル（約１〜約８ポンド／立法フィート）の密度を有する。液体ポリウレタン３０の密度を最低限にして、屋根にかかる重量を最低限にしながらも、屋根瓦１０の相互の優れた結合をなおもたらすことが望ましい場合がある。約０．０２４〜約０．０３２グラム／立法センチメートル（約１．５〜約２ポンド／立法フィート）の泡密度を有することが最も好ましいことが見出された。液体ポリウレタン３０の適用速度は、好ましくは約０．４５〜約２．７キログラム／分（約１〜約６ポンド／分）であり、最も好ましくは約０．９〜約１．４キログラム／分（約２〜約３ポンド／分）である。
【００２７】
接着剤３０は、利益を得るには、対向する重なり合うタイルの一部分の間にのみ必要である。屋根基材に瓦を接着するために接着剤を「あふれ出させる（spill over）」ことは意図されず、また必要でもない。
【００２８】
本発明の効力を決定するために、「Ｓｏｕｔｈｅｒｎ  Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｃｏｄｅ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（「ＳＢＣＣＩ」）ＳＳＴＤ  １１−９９、Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｗｉｎｄ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｃｌａｙ  ａｎｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ  Ｔｉｌｅ」にしたがって試験を実施した。試験は、高い輪郭の瓦を使用して行われ、各瓦を、２．５センチメートル×５センチメートル（１インチ×２インチ）のバッテン当て木への２つのねじと、瓦の重なりへの２．５センチメートル×１５センチメートル（１インチ×６インチ）の高分子接着剤のビードで、据え付けた。高分子接着剤を硬化させた。これを、瓦の重なりに高分子接着剤を使わずに、同じように据え付けた瓦と比較した。ドリルで貫通した屋根瓦の小さい穴から、屋根瓦の中央にアイボルトを取り付けた。屋根瓦取り付けが破損するまで、水圧により横方向に屋根瓦に上方の負荷を与えた。高分子接着剤を伴う瓦は、８３ニュートンメートル（６１フィートポンド）の抵抗値を達成した。一方、高分子接着剤を伴わない瓦の抵抗値は４０．４ニュートンメートル（２９．８フィートポンド）であった。高分子接着剤の付加は、抵抗力を１０４％増加した。
【００２９】
本発明は、ウレタン発泡体を利用する屋根瓦結合方法からなるものであり、本発明は、例示を目的とする前述の記載にむやみに限定されるべきではないものと理解されるべきである。本発明の種々の修正態様及び変更態様は、本発明の真の範囲から逸脱することなく当業者には自明なものとなるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2011523688.tif 000011