СПОСОБ СКРЕПЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ МАТЕРИАЛА ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО ВОЛОКНА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR FIXATION OF MATERIAL SURFACES FROM MINERAL FIBER AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Настоящее изобретение относится к способам удерживания вместе двух поверхностей материала из минерального волокна и к устройству для осуществления способов. Изобретение особенно пригодно в строительной индустрии, особенно при возведении полых стен.
Материал из минерального волокна обычно используют в строительстве и в домашнем хозяйстве, например, в качестве теплоизоляционного и звукоизоляционного материала, и благодаря его огнезащитным свойствам его можно также использовать в полых стенах, крышах, и им можно оборачивать трубы для горячей воды.
Хорошо известно, что полая стена состоит из внутренней стены, теплоизоляционного слоя, который часто изготавливают из пластин из минерального волокна, расположенных рядом с наружной поверхностью внутренней стены, и наружной стены, которая обычно представляет собой наружную стену здания.
Для обеспечения посредством теплоизоляционного слоя наилучших условий теплоизоляции его размещают вплотную к внутренней стене для по существу исключения воздушных зазоров. Теплоизоляционные пластины или панели размещают вплотную одна к другой, чтобы, помимо исключения воздушных зазоров между теплоизоляцией и внутренней стеной, исключить воздушные зазоры между плотно прилегающими теплоизоляционными панелями или пластинами.
Однако обычно имеет место воздушный зазор между теплоизоляционным слоем и наружной стеной. Максимальную эффективность теплоизоляционного слоя достигают при расположении изоляционных панелей вплотную одна к другой и вплотную к внутренней стене.
Теплоизоляционный материал обычно прикрепляют к внутренней стене посредством анкеров. В качестве анкеров используют стержни, которые крепят к внутренней стене (обычно это делают строители) во время возведения стены. Расположение анкеров определяют сами строители, и оно может изменяться от здания к зданию, и даже от стены к стене в одном и том же здании.
Теплоизоляцию прикрепляют к анкерам. Когда это производят на плоской лицевой поверхности стены, этот способ обычно является удовлетворительным для удерживания панелей плотно прижатыми к стене.
Однако особые проблемы возникают на углу, где сходятся две лицевые поверхности стены. Для обеспечения адекватной теплоизоляции угла внутренней стены одну пластину теплоизоляции обычно накладывают внахлест поверх поверхности, к которой ее крепят, для обеспечения контакта с поверхностью теплоизоляционной пластины, закрепленной на другой лицевой поверхности стены. Хотя с помощью анкеров удерживают каждую теплоизоляционную панель на соответствующей стене, к которой ее крепят, обычной практикой в течение многих лет было полное отсутствие средств для удерживания вместе теплоизоляционных пластин у поверхности, около которой они встречаются на углу. Всегда была проблема, заключавшаяся в образовании воздушного зазора в этом месте.
Эта проблема оказывается особенно выраженной, когда вблизи угла внутренней стены нет анкера, из-за чего теплоизоляционные пластины обладают большей тенденцией к отставанию одной пластины от другой и нарушению контакта между ними. Из-за воздушного зазора на углах ослабляется изоляционное действие слоя, приводя к излишним потерям энергии сквозь стену и к образованию холодных мест.
Ответственные представители строительной индустрии должны осуществлять строгий контроль теплоизоляции. Наличие воздушного зазора между теплоизоляционными пластинами на углу может способствовать возникновению неблагоприятного состояния здания, при котором оно не может отвечать требованиям, предъявляемым к нему.
Предпринимались попытки решения этой проблемы «кустарным» способом, в соответствии с которым рабочие-строители, монтирующие теплоизоляцию, привязывали веревку к анкеру на первой лицевой поверхности внутренней стены и к анкеру на второй лицевой поверхности внутренней стены таким образом, чтобы веревка была натянута вокруг угла теплоизоляционных пластин, пытаясь удерживать пластины в контакте одну с другой. Однако данный способ обладал несколькими недостатками.
В частности, привязывание веревки к анкеру является трудоемкой и требующей времени работой. Этот способ, к тому же, не надежен, так как узел веревки может ослабнуть и распуститься. Даже если применение веревки обеспечивает временное решение проблемы, веревка не может противостоять продолжительным экстремальным воздействиям влаги или температуры и может разрушиться, когда стена уже возведена, приводя к снижению эффективности теплоизоляции, что очень сложно устранить. Кроме того, веревка придает непривлекательный и непрофессиональный внешний вид углу, что может вызывать тревогу у людей, инспектирующих строительство.
Этот «кустарный» способ также зависит от расположения анкеров, которые обычно неравномерно отстоят друг от друга, из-за чего монтажники теплоизоляции могут быть вынуждены вести работу с использованием веревки различной длины на каждом углу, что может приводить к дополнительным осложнениям.
Альтернативные попытки решения проблемы включали закрепление двух пластин теплоизоляции между собой в том месте, где они сходятся на углу. Например, использовали болтовое устройство, в котором болт из нержавеющей стали, заделанный в одну пластину, прикрепляли к гнезду в другой пластине. В альтернативном варианте выполнения использовали скобу, которую продевали сквозь обе пластины около угла и загибали с наружной стороны, где она выступала, для удерживания панелей вместе. Однако оба эти способа являются затратными по времени, потенциально опасными при исполнении и требуют специальной подготовки. В них также предпочтительно используют нержавеющую сталь, которая является относительно дорогим материалом.
В данной области строительства известны различные скобы, зажимы и скрепы, предназначенные для удерживания вместе двух поверхностей материала, например, они описаны в английском патенте №2309737 и в патентах США №4259767 и №3722166, но никакие из них не применимы в данной области и не обеспечивают удовлетворительное решение проблем, с которыми приходится сталкиваться.
Задачей изобретения является создание устройства, которое просто и надежно решает проблемы, связанные с образованием воздушных зазоров между теплоизоляционными панелями.
Согласно первому аспекту настоящего изобретения создано устройство для удерживания вместе двух поверхностей материала из минерального волокна, причем устройство содержит ремень, имеющий первый конец и второй конец с шипом на каждом конце, в котором:
ремень является гибким, а
каждый шип является по существу жестким и согнутым под углом таким образом, что он содержит соединительную часть, которая присоединена к ремню, и вводимую часть, причем угол между соединительной частью и вводимой частью находится в пределах между 35° и 80°.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения создан способ удерживания вместе двух поверхностей материала из минерального волокна, включающий этапы, на которых осуществляют:
а) обеспечение элемента, рядом с которым надлежит расположить материал из минерального волокна;
b) расположение материала из минерального волокна рядом с элементом таким образом, чтобы две поверхности материала из минерального волокна плотно прилегали рядом с углом или с изогнутой частью элемента;
c) обеспечение устройства, содержащего ремень, имеющий первый конец и второй конец с первым шипом на первом конце и вторым шипом на втором конце, где ремень является гибким, а каждый шип является по существу жестким;
d) введение, по меньшей мере, части каждого из первого и второго шипов в материал из минерального волокна, причем шипы расположены таким образом, чтобы с помощью ремня удерживать вместе плотно прилегающие поверхности материала из минерального волокна.
Согласно третьему аспекту настоящего изобретения обеспечивают конструкцию, содержащую элемент, содержащий угол или изогнутую часть, в которой материал из минерального волокна расположен рядом с элементом таким образом, чтобы две поверхности материала плотно прилегали рядом с углом или изогнутой частью элемента, отличающуюся тем, что конструкция также содержит:
устройство, содержащее гибкий ремень, имеющий первый и второй концы с по существу жесткими шипами на каждом конце, где, по меньшей мере, часть каждого из первого и второго шипов вводят в материал из минерального волокна, и с помощью ремня удерживают вместе плотно прилегающие поверхности материала из минерального волокна.
Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложено применение устройства, содержащего ремень, имеющий первый и второй концы с по существу жесткими шипами на каждом конце, причем ремень является гибким, а каждый шип является по существу жестким, для удерживания вместе двух поверхностей материала из минерального волокна.
Настоящее изобретение обладает преимуществами, так как при его использовании обеспечивают удобный, долговременный и экономически эффективный способ решения проблемы образования воздушных зазоров между двумя поверхностями материала из минерального волокна удивительно простым путем. Способ особенно пригоден для удерживания вместе двух поверхностей материала из минерального волокна около угла или изогнутой части, так как проблема образования воздушных зазоров более выражена в такой области. Преимущество устройства согласно изобретению заключается в том, что его удобно использовать для удерживания вместе ряда разнообразных типов материала из минерального волокна в ряде разнообразных расположений.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где:
На Фиг.1 изображено вертикальное сечение полой стены;
на Фиг.2 - вид в плане устройства согласно настоящему изобретению;
на Фиг.3 - поперечное сечение устройства согласно настоящему изобретению, введенного в материал из минерального волокна на углу;
на Фиг.4 - пластины из минерального волокна, закрепленные на внутренней стене полой стены, и устройство согласно настоящему изобретению, предназначенное для введения в них;
на Фиг.5 - устройство согласно настоящему изобретению в рабочем состоянии.
Устройство согласно настоящему изобретению особенно пригодно для удерживания вместе двух поверхностей из теплоизоляционного материала на углу полой стены. Этот предпочтительный вариант выполнения описан ниже более подробно.
Полая стена обычно содержит: внутреннюю стену 1 (см. фиг.1), обычно изготовленную из кирпича или шлакобетонных блоков; теплоизоляционный слой 2, расположенный рядом с внутренней стеной; и наружную стену 4; где имеется воздушный зазор 3 между теплоизоляционным слоем 2 и наружной стеной 4. Внутренняя стена 1 составляет часть полой стены, и она расположена внутри здания, тогда как наружная стена 4 образует наружную его поверхность. Внутреннюю стену 2 обычно сооружают со стальными стержнями, называемыми «анкерами», на которых крепят теплоизоляционные пластины. На каждой лицевой поверхности внутренней стены обычно крепят пластины, располагая их рядом со стеной и так, чтобы они плотно прилегали одна к другой, как это показано на Фиг.4 и 5.
Поверхности материала из минерального волокна, которые расположены так, чтобы они плотно прилегали около угла, не скрепляют между собой. Обычно края расходятся, образуя воздушный зазор между ними, что приводит к снижению эффективности материала.
Устройство содержит ремень 9, имеющий первый конец и второй конец с шипом 6 на каждом конце. Шипы предпочтительно согнуты под углом и содержат соединительную часть, присоединенную к ремню 8, и вводимую часть 7, причем угол между частями находится в пределах от 35° до 80°, предпочтительно от 45° до 70°, более предпочтительно от 55° до 65°, а наиболее предпочтительно около 60°.
При использовании вводимую часть шипа вводят в кусок материала из минерального волокна. Первый шип вводят в один кусок материала из минерального волокна, а затем второй шип вводят во второй кусок материала таким образом, чтобы ремень находился под натяжением и был перекинут через зазор между двумя кусками материала из минерального волокна. Куски предпочтительно располагают под углом друг к другу и рядом с поверхностями стены, между которыми находится угол.
Способ согласно настоящему изобретению включает, во-первых, обеспечение элемента 1, рядом с которым следует расположить материал из минерального волокна. Хотя подробно описан предпочтительный вариант выполнения, где элемент является внутренней стеной полой стены, на практике способ можно осуществлять и в тех случаях, когда элемент является любой конструкцией, рядом с которой располагают материал из минерального волокна по любой причине и которая содержит угол или изогнутую часть. Например, устройство и способ согласно настоящему изобретению можно использовать для теплоизоляции резервуара для горячей воды, труб для горячей воды или промышленных контейнеров, которые требуется изолировать.
Способ согласно настоящему изобретению, во-вторых, включает: расположение материала из минерального волокна рядом с элементом 1 таким образом, чтобы две поверхности материала плотно прилегали к углу или изогнутой части элемента.
Способ согласно настоящему изобретению дополнительно содержит этапы: обеспечение устройства 5, содержащего ремень 9, имеющий первый и второй концы с первым шипом на первом конце и вторым шипом 6 на втором конце, при этом ремень является гибким, а шипы являются по существу жесткими; введение, по меньшей мере, части первого и второго шипов в теплоизоляционный материал из минерального волокна, причем шипы располагают таким образом, чтобы с помощью ремня 9 между ними удерживать вместе плотно прилегающие поверхности.
3
3
3
Материал 2 из минерального волокна обычно представлен в виде пластин, которые могут иметь любые соответствующие размеры. Например, пластины могут иметь высоту в пределах от 1 до 2 м, ширину - в пределах от 0,5 до 2,0 м и толщину - в пределах от 0,06 до 0,25 м. Типичная пластина может иметь высоту около 1,5 м, ширину - около 0,5 м и толщину - около 0,1 м. Минеральное волокно является волокном такого типа, которое обычно используют в качестве теплоизоляционного волокна, и оно может быть изготовлено любым подходящим способом. Материал из минерального волокна предпочтительно обладает удельной плотностью от 10 до 200 кг/м, предпочтительно - от 20 до 100 кг/м, а более предпочтительно - от 40 до 80 кг/м.
Пластины обычно имеют форму прямоугольного параллелепипеда, и в варианте выполнения, где их используют для теплоизоляции полой стены, имеют длину приблизительно 1,5 м, высоту - приблизительно 0,8 м и ширину - приблизительно 0,1 м.
Пластины имеют: две большие поверхности, определяемые длиной и высотой, одна из которых является поверхностью, которую располагают рядом с элементом; два края, определяемые высотой и шириной; и две других поверхности, определяемые длиной и шириной, которые образуют верх и низ, когда пластина расположена рядом с элементом.
В предпочтительном варианте выполнения теплоизоляционный материал крепят на первой лицевой поверхности таким образом, чтобы его край располагался рядом с углом на краю поверхности (см. Фиг.3, 4 и 5). Теплоизоляционный материал рядом со второй лицевой поверхностью устанавливают так, чтобы он перекрывал угол на краю второй лицевой поверхности, для обеспечения теплоизоляции на углу благодаря контакту теплоизоляционной панели рядом с первой лицевой поверхностью. Следовательно, поверхности, которые плотно прилегают на углу, являются краем материала рядом с первой лицевой поверхностью и большей поверхностью материала рядом со второй лицевой поверхностью. Предпочтительно, чтобы теплоизоляционный материал рядом со второй лицевой поверхностью был установлен с перекрытием угла на краю второй лицевой поверхности приблизительно на величину, равную ширине материала рядом с первой лицевой поверхностью, чтобы из угловых теплоизоляционных пластин был образован четкий угол из теплоизоляционного материала.
Углы в полой стене обычно составляют около 90°, но изобретение также применимо при различных размерах углов.
В альтернативном варианте выполнения пластины, которые надлежит расположить на углу, могут быть специально выполнены для этого, например, могут иметь одну крайнюю поверхность, расположенную под углом приблизительно 45° к большой поверхности, которую надлежит расположить на отдалении от поверхности стены. В этом случае первую угловую пластину крепят рядом с первой лицевой поверхностью стены, а вторую угловую пластину крепят рядом со второй лицевой поверхностью таким образом, чтобы край первой пластины, расположенный под углом, плотно прилегал к краю второй пластины, расположенному под углом.
Рабочий, при использовании на практике предпочтительного варианта выполнения настоящего изобретения, просто вводит вводимую часть одного из шипов в кусок материала рядом с одной из стен относительно близко к углу. Этим куском обычно является кусок, расположенный на углу, но этим куском может быть кусок, плотно прилегающий к угловому куску.
Рабочий затем огибает ремень вокруг угла, натягивает ремень и на глаз обеспечивает условия, при которых поверхности материала из минерального волокна находятся в контакте на углу, затем вводит второй шип в материал из минерального волокна рядом с другой лицевой поверхностью стены. Этим куском обычно является угловой кусок, но может быть и кусок, плотно прилегающий к угловому куску.
Следовательно, угол сгиба шипа является таким, что можно закреплять ремень под натяжением в материале из минерального волокна. Если угол является тупым или прямым, то вводимая часть шипа может быть легко вытащена из материала из минерального волокна, особенно, если к нему приложено натяжение, передаваемое через ремень. Таким образом, шип, имеющий такой угол, не будет закреплен достаточно прочно. Если угол является слишком острым (менее 35°), то такой шип сложно использовать, так как требуется приложить большую силу для введения второго шипа, чтобы поддерживать достаточное натяжение ремня для удерживания вместе двух поверхностей материала из минерального волокна на углу. Угол предпочтительно составляет от 45° до 70°, более предпочтительно от 55° до 65°, а наиболее предпочтительно около 60°.
В способе согласно настоящему изобретению шипы предпочтительно согнуты под углом, но можно использовать шипы, которые не согнуты под углом, а являются по существу прямолинейными. В этом случае шипы вводят в материал из минерального волокна под углом к поверхности, вдоль которой будет расположен ремень при его использовании, т.е. под углом в пределах между 35° и 80°, предпочтительно между 45° и 70°, более предпочтительно между 55° и 65°, а наиболее предпочтительно под углом около 60°.
Шипы являются по существу жесткими. Под этим следует понимать, что шипы являются жесткими в достаточной степени для сохранения их формы при воздействии сил, которым они подвергаются при использовании для удерживания вместе двух поверхностей материала из минерального волокна. Важно обеспечить условия, при которых шипы могут быть надежно закреплены в пластинах из минерального волокна.
В противоположность этому ремень является гибким. Это означает, что ремень можно легко изгибать руками при его использовании и что он должен принимать форму угла, на котором его используют для удерживания вместе поверхностей теплоизоляционных пластин.
Ремень обычно является по существу неэластичным и нерастяжимым. Это означает, что он не должен растягиваться под воздействием сил, прикладываемых во время его использования при проведении его поверх зазора между двумя поверхностям материала из минерального волокна.
Вводимая часть шипа, согнутого под углом, обычно имеет длину в пределах 0,02-0,20 м, предпочтительно в пределах 0,04-0,08 м, а наиболее предпочтительно в пределах 0,04-0,06 м. Вводимую часть шипа следует при использовании вводить сквозь большую часть толщины теплоизоляционной пластины. Предпочтительно длина изоляционной части шипа должна примерно соответствовать толщине теплоизоляционной пластины, чтобы, при учете угла, под которым шип вводят, шип можно было надежно ввести на глубину, соответствующую большей части толщины пластины. Вводимую часть шипа обычно делают заостренной для обеспечения легкости введения.
Соединительная часть шипа предпочтительно аналогична по длине вводимой части, но может быть короче или длиннее.
В тех случаях, когда шипы являются по существу прямолинейными, шип имеет размеры, аналогичные размерам вводимой части согнутого под углом шипа, как это определено в данном тексте.
Поперечное сечение шипа в любом месте обычно является приблизительно квадратным и имеет размеры по высоте и толщине в пределах 3-8 мм.
Длина ремня предпочтительно составляет, по меньшей мере, 0,15 м, так как при использовании он обычно должен проходить от теплоизоляционной пластины, расположенной рядом с одной лицевой поверхностью, вокруг угла теплоизоляции к теплоизоляционным пластинам, расположенным рядом со второй лицевой поверхностью, как это показано на Фиг.3-5. Длина ремня предпочтительно составляет 0,2-0,5 м, более предпочтительно 0,25-0,35 м.
Ремень может иметь любую форму, но предпочтительно форму прямоугольного параллелепипеда длиной приблизительно 0,2-0,5 м, высотой, по меньшей мере, приблизительно 2 мм, например 2-8 мм, и толщиной 0,5-3,0 мм. Высота ремня обычно одинакова вдоль всей длины, но может быть и переменной. В частности, она может быть больше посередине, чем по концам. Предпочтительно, чтобы ремень поддерживал вес материала из минерального волокна в том месте, которое обычно находится посередине, где сходятся две поверхности. Ремень может иметь высоту до 100 мм, но предпочтительно высота находится в пределах между 2-50 мм, более предпочтительно в пределах между 5-20 мм.
Толщины ремня и шипов являются их соответствующими минимальными размерами. Шипы предпочтительно имеют по существу большую толщину, чем ремень.
В предпочтительном варианте выполнения ремень и шипы изготавливают из пластика. Это является предпочтительным вариантом выполнения, так как при этом устройство является более долговечным, простым в обращении и экономически эффективным.
Шипы и ремень могут быть отдельными элементами, прикрепленными друг к другу. Однако предпочтительно, чтобы шипы и ремень были выполнены как одно целое. Предпочтительно, чтобы они были изготовлены в едином процессе из одного и того же материала. Различные жесткости могут быть достигнуты за счет различной толщины шипов в сравнении с ремнем. В этом случае обычно толщина шипов составляет 200-600% толщины ремня.
Пластиком предпочтительно является найлон.
Устройство предпочтительно изготавливают литьем под давлением. В этом процессе гранулы или шарики пластика расплавляют, используя сочетание трения (создаваемого вращаемым шнеком) и нагрева, а затем впрыскивают расплав под высоким давлением в пресс-форму. Пресс-форму затем охлаждают, и из нее извлекают готовое изделие.
Пример
В примере устройства согласно настоящему изобретению устройство изготавливают целиком из материала Ravamid B ST NC (RTM), являющегося найлоном. Свойства материала представлены в таблице 1.
Таблица 1
Ravamid B ST NC
Полиамид 6 натуральный, средней вязкости, модифицированный с высокой ударной прочностью
Характеристики
Единицы измерения
Методики испытаний
Величины (D.A.M.)<sup>1</sup>
Общие
Плотность
г/см<sup>3</sup>
ASTM D792 (ASTM - Американское общество по испытанию материалов).
1,09
Абсорбция воды (при 23°С и относительной влажности 50%)Пропитка в течение 24 ч
%
ASTM D570
1,03-1,3
8
Усадка при формовании
%
ASTM D955
1,4-1,8
Механические
Предел прочности при растяжении
МПа
ISO 527 (ISO - Международная организация по стандартизации).
>35
Разрывное удлинение
%
ISO 527
>120
Прочность на изгиб
МПа
ISO 178
>60
Модуль изгиба
МПа
ISO 178
1,800
Испытания образца с надрезом для по Изоду (при 23°С)
Дж/м
ASTM D256
150
Термические
HDT 1,82 МПа
°C
ISO 75
>50
Испытания на приборе Вика 49 Ньютон
°С
ISO 306
160
Испытания на воспламеняемость согласно методике UL 94 (UL - Лаборатория по технике безопасности США) 1,5 мм
Рейтинговая оценка.
Согласно методике UL 94
Число твердости по Бринеллю
Предельная температура 20,000 Генри
°С
IEC 216 (IEC - Международная электрическая комиссия)
55
GLOW WIRE TEST 2 мм
°С
IEC 695-2-1
-
Электрические
CTI
Вольт
IEC 112
>40
Диэлектрическая прочность
кВ/мм
ASTM D149.
18
Представленные величины основаны на оценке лабораторных образцов, и эти величины находятся в пределах нормальных характеристик.
Данные основаны на общем опыте авторов и добросовестно представлены ими, но авторы не готовы взять на себя ответственность в отношении факторов, которые находятся за пределами их знаний или возможности контроля.
<sup>1</sup>D.A.M. - в сухом состоянии при формовании
Высота ремня составляла 5 мм, толщина - 1,5 мм, длина - 235 мм. На каждом конце ремня был шип; шипы были согнутыми под углом; шипы содержали вводимую часть и соединительную часть, которой они были присоединены к ремню. Угол между частями составлял 60°. Длина соединительной части составляла 40 мм, высота - 5 мм, ширина - 4,33 мм. Длина вводимой части каждого шипа составляла 5 мм, и на конце, которым вводимая часть была присоединена к соединительной части, она имела по существу ту же ширину и высоту, что и соединительная часть, и была заострена от этого места под углом 5°, т.е. другой конец вводимой части был уже и короче.
Соединительная часть каждого шипа была присоединена к ремню таким образом, что указанные размеры шипа и ремня находились в одинаковых плоскостях. В данном случае и ремень, и шипы имели высоту 5 мм, так что не было ступеньки в том месте, где шип был соединен с ремнем.