АРМИРОВАННАЯ ГИБКАЯ ЧЕРЕПИЦА
REINFORCED FLEXIBLE ROOF TILE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к материалам для кровель скатных крыш и облицовки фасадов, таким как гибкая битумная черепица.
Уровень техники
Кровельные материалы, такие как битумная черепица, используют на крышах зданий, чтобы придать кровле эстетичный вид, но, прежде всего, защитить их от воздействия окружающей среды. Обычно такой кровельный материал состоит из подложки на основе стеклохолста или стеклоткани, покрытия из модифицированного битума и поверхностного слоя защитных и/или декоративных мелкозернистых гранул, встроенных в битумное покрытие. Битумная черепица принадлежит к классу материалов, объединенных понятием «мягкая кровля».
Эти материалы имеют практически нулевое водопоглощение, что исключает коррозию и гниение. Преимуществами также являются разнообразие форм и расцветок данного материала, возможность обеспечить качественную гидроизоляцию кровель сложной конфигурации, малый вес и габариты, легкость и малоотходность монтажа (в том числе и на сложных типах кровли), бесшумность под дождем и градом, а также долговечность (благодаря использованию современных материалов). Одним из важных достоинств битумной черепицы является то, что ее можно применять при строительстве сложных зданий и частных домов, имеющих кровли любой сложности, формы и конфигурации, вплоть до купольных конструкций, луковичных крыш, а также использовать в качестве фасадного отделочного материала. Это возможно благодаря пластичности материала и минимальной зависимости от угла уклона. Так как битумная черепица является штучным материалом, ей не требуется эластичность в такой степени, как рулонным материалам. Деформации материала при старении или воздействии климатических условий происходят в каждой отдельной плитке, что исключает нарушение целостности всего покрытия.
Битумную черепицу изготавливают из непрерывного листа битумного материала, нарезанного на отдельные гонты. При производстве битумного листового материала основу, в качестве которой применяют стеклохолст, пропускают через устройство для нанесения горячего жидкого битуминозного покрытия, в целях формирования гидроизоляционного слоя, пригодного для последующего нанесения защитных покрытий, в том числе верхнего декоративного слоя из натуральных природных материалов - окрашенных и/или неокрашенных гранул с определенным фракционным составом.
Как правило, применяемый для посыпки гранулят имеет характерные цвета, повторяющие цвета натурального базальта, сланца или антрацита. Широкое применение в отрасли также получила практика, когда в процессе производства посыпку дополнительно окрашивают с использованием специальных красителей, стойких к ультрафиолетовому излучению и другим агрессивным внешним факторам окружающей среды.
Битумные составы, используемые для изготовления гибкой черепицы, традиционно получают из очень твердых и теплостойких битумов, обычно имеющих температуру размягчения не менее 100°С. Температура размягчения битумной смеси является важным параметром при изготовлении черепицы, так как битумные составы с высокими температурами размягчения не плавятся при повышенных температурах окружающей среды, что особенно важно для материалов, применяемых на скатной кровле. Такие твердые битумные композиции обычно получают путем модификации кровельных битумов, широкое распространение получил наиболее технологичный способ, так называемое окисление битума. За счет обогащения кислородом масел и смол в составе битума и перехода их в твердую фазу происходит изменение свойств исходного битума, что ведет к значительному повышению его теплостойкости и жесткости, которые далее возрастают при введении в битумный компаунд наполнителя. Однако такая черепица не всегда способна подстраиваться под существенные деформационные нагрузки, возникающие при подвижках деревянного конструктива кровли в результате перепадов температур и влажности. Эластичные свойства гибкой черепицы можно обеспечивать путем модификации битума полимерами, например, СБС-полимерами (стирол-бутадиен-стирол). Шаговая прочность таких продуктов достигается при введении наполнителя в состав смеси. Битумно-полимерная черепица, как правило, имеет более низкую теплостойкость, чем черепица на основе окисленного битума, что компенсируется значительной устойчивостью к перепадам температур, ультрафиолетовому излучению и обуславливает достаточно длительный срок службы.
Битумная черепица представлена различными фигурными формами нарезки, имитирующими щепу, дранку, сланец и керамическую черепицу, а также имеет различные конструктивные особенности, такие как, например, количество слоев. Выполнение гибкой черепицы в многослойном варианте значительно увеличивает ее срок службы. Двухслойная мягкая кровля может иметь различные формы нарезки. Наиболее широко распространена форма, где применяется один прямоугольный нижний слой, а второй верхний слой имеет форму, аналогичную распространенным формам нарезки однослойной черепицы.
Укладку битумной черепицы осуществляют следующим образом. На подготовленное основание черепицу укладывают рядами снизу вверх от центра нижнего карниза в направлении фронтонов. Первый ряд гибкой черепицы крепят к основанию крыши кровельными гвоздями. Клейкий слой на нижней стороне каждого гонта соединяет ряды между собой. Следующий ряд гибкой черепицы кладут поверх первого внахлест так, чтобы его сплошные части закрывали стыки между полосами предыдущего ряда, и также крепят кровельными гвоздями к основанию крыши. Величина нахлеста составляет примерно половину ширины черепицы. Крайнюю черепицу, с которой начинается укладка второго ряда, смещают на величину, обеспечивающую формирование рисунка кровли и перекрывание механического крепежа.
Верхняя поверхность пластины гибкой черепицы обычно разделена на видимую и невидимую после монтажа зоны. При монтаже пластин на основание кровли или фасада осуществляется частичное перекрытие установленной ниже пластины верхней пластиной с целью маскировки механического крепежа и предотвращения попадания атмосферных осадков под пластины, создавая общую гидроизоляцию покрытия. Зона механического крепежа может быть достаточно широкой и может быть помечена визуально путем нанесения линий или иных обозначений на поверхность черепицы. Данная зона подвержена высоким нагрузкам за счет веса черепицы, воздействующего на крепежные элементы, а также за счет подъемной силы ветра, которая действует на нижнюю незакрепленную часть гонта и подвергает крепежную зону дополнительному воздействию, направленному на отрыв от основания.
Следовательно, существует необходимость в укреплении зоны механического крепежа гибкой черепицы и улучшении ее прочностных характеристик для предотвращения отрыва пластины и/или ее части от основания или фасада при сильном ветре.
Известны способы укрепления зоны механического крепежа путем использования армирующего материала, который повышает прочность области, через которую проходят крепежные гвозди. Например, гибкая черепица с укрепленной зоной крепежа, известная из документа US2011197534 (A1), опубл. 18.08.2011, может быть выбрана в качестве ближайшего аналога изобретения. В данном документе лента армирующего материала приклеена к невидимой зоне верхнего листа черепицы. Лента может быть выполнена из полиэфира, из полиолефина, такого как полипропилен или полиэтилен, или другого материала, способного улучшать разрывные характеристики крепежной зоны черепицы, например, бумаги, пленки, нетканого или тканого стекловолокна. Соотношение высоты перекрывающих областей к высоте армирующего материала составляет от 70 до 100%.
Недостатком известного решения является недостаточная прочность полученного материала, поскольку укрепление выполняется только на поверхности битумного материала, что при воздействии существенных нагрузок, возникающих при определенных условиях, может приводить к его разрушению, несмотря на наличие армирования.
Таким образом, необходима разработка более эффективного укрепления зон механического крепежа битумной черепицы.
Раскрытие изобретения
Вышеуказанная задача решается с помощью использования в зоне механического крепления пластины гибкой битумной черепицы армирующего элемента, состоящего из продольно ориентированных нитей, которые имеют более высокие разрывные характеристики, чем основа, на которую нанесена битумная смесь. При этом укрепляющие нити расположены в толще битумного покрытия в виде по меньшей мере одной полосы, расположенной локально в зоне механического крепления параллельно длинной стороне пластины черепицы. В многослойных пластинах нижний слой также содержит полосу укрепляющих нитей, расположенную под укрепляющей полосой верхнего слоя.
Пластина гибкой битумной черепицы предпочтительно содержит вторую полосу укрепляющих нитей, отстоящую от первой полосы по высоте пластины и проходящую параллельно первой полосе. В этом случае при монтаже укрепляющие полосы разных пластин накладываются друг на друга, создавая зону многослойного армирования участка механического крепления. За счет этого достигается эффект, заключающийся в значительном повышении общей прочности конструкции покрытия и конкретно зон крепления гибкой черепицы. Кроме того, предложенный вариант армирования придает двуслойным пластинам гибкой черепицы объемную каркасность в продольном направлении и повышает ее сопротивление на отрыв от основания, разрывные характеристики, предотвращает растрескивание в углах фигурных вырезов видимой нижней части, которые позволяют использовать ее не только в качестве кровельной черепицы, но и в качестве фасадной.
В одном варианте осуществления изобретения представлена однослойная пластина гибкой черепицы, которая содержит основу с нанесенным на нее битумным покрытием и мелкозернистой посыпкой, где пластина имеет прямоугольную невидимую после монтажа верхнюю часть, содержащую зону механического крепления, и фигурную видимую после монтажа нижнюю часть, а также укрепляющий элемент, расположенный в указанной области механического крепления пластины параллельно длинной стороне пластины. Пластина гибкой черепицы по изобретению отличается тем, что укрепляющий элемент состоит из продольно ориентированных нитей, которые имеют прочность на разрыв выше, чем у основы, на которую нанесена битумная смесь, в частности, более 0,11 ГПа, и выполнен в виде по меньшей мере одной полосы продольно ориентированных укрепляющих нитей, расположенных поверх основы в толще битумного покрытия.
Полоса укрепляющих нитей может быть расположена вдоль верхней границы фигурной части пластины.
Пластина также может иметь вторую полосу продольно ориентированных укрепляющих нитей, отстоящую от первой полосы по высоте пластины и проходящую параллельно первой полосе.
Полосы укрепляющих нитей могут иметь как одинаковую ширину, так и разную, а расстояние между нижней стороной первой, нижней полосы укрепляющих нитей и нижней стороной второй, верхней полосы укрепляющих нитей может быть равно высоте фигурной части.
Полосы укрепляющих нитей расположены в зонах механического крепления пластины к основанию, причем первая, нижняя укрепляющая полоса накладываемой сверху при монтаже пластины гибкой черепицы может быть расположена прямо над второй, верхней укрепляющей полосой нижележащей пластины гибкой черепицы. При этом фигурная часть накладываемой пластины закрывает первую, нижнюю укрепляющую полосу нижележащей пластины гибкой черепицы.
Укрепляющие нити могут быть выполнены из материала, выбранного из группы: стекловолокно, полиамид, арамиды, вискоза, ПВА, полиэстер, полиолефин, поливинил, нейлоны, полиэтилен нафталат (ПЭН), хлопок, углерод, базальт, полиакрил или их комбинации.
В одном из примеров настоящего изобретения предпочтительны комплексные нити из стекловолокна, состоящие из двух и более элементарных нитей, с линейной плотностью от 11 до 544 текс.
Укрепляющие нити расположены в локальных полосах параллельно длинной стороне пластины гибкой черепицы. Зоны армирования не визуализируются на верхней поверхности готовой продукции, в том числе они не видны сквозь разрезы верхней фигурной части. Укрепляющие нити в процессе производства оказываются полностью скрыты в толще битумной массы и дополнительно армируют ее.
После монтажа готовой пластины на основание кровли или фасада, широкая шляпка механического крепежа оказывает давление на нити через твердую битумную смесь и тем самым удерживает их в одном положении. Нити, в свою очередь, удерживают саму пластину и распределяют нагрузку в продольном направлении по структуре своего волокна и по всей пластине, а не только в точках механического крепления, за счет чего достигается необходимый результат.
Во втором альтернативном варианте осуществления изобретения представлена двуслойная пластина гибкой черепицы, которая имеет верхний слой, состоящий из прямоугольной невидимой после монтажа верхней части, содержащей зону механического крепления, и фигурной видимой после монтажа нижней части, и нижний прямоугольный слой, расположенный под фигурной частью верхнего слоя, причем каждый слой пластины содержит основу с нанесенным на нее битумным покрытием и мелкозернистой посыпкой. Пластина отличается тем, что содержит в области механического крепления локальный укрепляющий элемент, состоящий из продольно ориентированных нитей, которые имеют более высокую прочность на разрыв, чем основа, на которую нанесена битумная смесь, в частности, более 0,11 ГПа, и выполнен в виде двух полос укрепляющих нитей, расположенных поверх основы в толще битумной массы нижнего и верхнего слоев пластины, соответственно.
Укрепляющие нити расположены в полосах параллельно длинной стороне пластины гибкой черепицы.
Полосы укрепляющих нитей могут иметь одинаковую ширину, причем полоса укрепляющих нитей верхнего слоя пластины расположена вдоль верхней границы фигурной части пластины точно над полосой укрепляющих нитей нижнего слоя пластины.
Укрепляющие нити в процессе производства оказываются полностью скрыты в толще битумной массы без визуализации на ее поверхности.
При монтаже пластин осуществляется частичное перекрытие нижележащей пластины накладываемой сверху пластиной с целью маскировки механического крепежа и предотвращения попадания атмосферных осадков под пластины, создавая общую гидроизоляцию покрытия. После монтажа пластины на основание кровли или фасада, широкая шляпка механического крепежа оказывает давление на нити через твердую битумную массу и тем самым удерживает их в одном положении. Нити, в свою очередь, удерживают саму пластину, состоящую из двух локально армированных слоев, и распределяют нагрузку вдоль своего волокна и по всей пластине в двух слоях отдельно, а не только в точках механического крепления, за счет чего достигается необходимый результат.
В третьем альтернативном варианте осуществления изобретения представлена двухслойная пластина гибкой черепицы, которая имеет верхний слой, состоящий из прямоугольной невидимой после монтажа верхней части, содержащей зону механического крепления, и фигурной видимой после монтажа нижней части, и нижний прямоугольный слой, расположенный под фигурной частью верхнего слоя, причем каждый слой пластины содержит основу с нанесенным на нее битумным покрытием и мелкозернистой посыпкой. Пластина отличается тем, что укрепляющий элемент в области механического крепления расположен поверх основы в толще битумной смеси и состоит из продольно ориентированных нитей, которые имеют более высокую прочность на разрыв, чем основа, на которую нанесена битумная смесь, в частности, более 0,11 ГПа. При этом две полосы укрепляющих нитей расположены в верхнем слое параллельно друг другу, а третья полоса укрепляющих нитей расположена в нижнем слое пластины.
Укрепляющие нити расположены в полосах параллельно длинной стороне пластины гибкой черепицы.
Все полосы укрепляющих нитей могут иметь одинаковую или различную ширину, которая меньше ширины фигурной части верхнего слоя пластины. При этом одна из полос укрепляющих нитей верхнего слоя пластины расположена вдоль верхней границы фигурной части пластины точно над полосой укрепляющих нитей нижнего слоя пластины.
Расстояние между нижней стороной нижней полосы укрепляющих нитей и нижней стороной верхней полосы укрепляющих нитей в верхнем слое пластины может быть равно высоте фигурной части верхнего слоя пластины.
Укрепляющие нити во время производства оказываются полностью скрыты в толще битумной массы, без выхода из нее и визуализации на ее поверхности, и дополнительно армируют ее.
При перекрытии и механической фиксации в зонах механического крепежа одним гвоздем/винтом одновременно фиксируется через первую зону армирования верхнего слоя пластины, зона армирования нижнего слоя пластины и вторая зона армирования нижележащей пластины, тем самым создается зона тройного армирования участка механического крепления.
После монтажа пластины на основание кровли или фасада, широкая шляпка механического крепежа оказывает давление на нити через твердую битумную массу в трех зонах армирования и, тем самым, удерживает их в одном положении. Нити, в свою очередь, удерживают саму пластину, состоящую из двух слоев, локально армированных в верхнем слое двумя зонами, а в нижнем слое одной зоной, и распределяют нагрузку вдоль своего волокна и по всей пластине в двух слоях отдельно, а не только в точках механического крепления, тем самым достигается необходимый эффект, придающий общую прочность конструкции покрытия.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 представлено схематическое изображение вида в перспективе одной однослойной пластины гибкой черепицы согласно первому варианту осуществления изобретения с одной укрепляющей полосой.
На Фиг.2 представлено схематическое изображение вида в перспективе двух накладываемых одна на другую однослойных пластин гибкой черепицы согласно первому варианту осуществления изобретения с одной укрепляющей полосой.
На Фиг.3 представлено схематическое изображение вида в перспективе одной однослойной пластины гибкой черепицы согласно дополнительному варианту осуществления изобретения с двумя укрепляющими полосами.
На Фиг.4 представлено схематическое изображение вида в перспективе двух накладываемых одна на другую однослойных пластин гибкой черепицы согласно дополнительному варианту осуществления изобретения с двумя укрепляющими полосами.
На Фиг.5 представлено схематическое изображение вида в перспективе одной двуслойной пластины гибкой черепицы согласно второму варианту осуществления изобретения.
На Фиг.6 представлено схематическое изображение вида в перспективе двух накладываемых одна на другую двуслойных пластин гибкой черепицы согласно второму варианту осуществления изобретения.
На Фиг.7 представлено схематическое изображение вида в перспективе одной двуслойной пластины гибкой черепицы согласно третьему варианту осуществления изобретения.
На Фиг.8 представлено схематическое изображение вида в перспективе двух накладываемых одна на другую двуслойных пластин гибкой черепицы согласно третьему варианту осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Для решения поставленной задачи гибкую битумную черепицу с основой локально армируют в зоне механического крепления с помощью укрепляющих нитей, которые размещают в толще битумной смеси. В качестве основы предпочтительно используют стеклохолст, но также могут быть использованы и другие материалы, пригодные для этой цели.
В качестве укрепляющих нитей может быть использован любой нитевидный материал, чья длина значительно превосходит толщину.
Материалами для нитей могут быть: стекловолокно, полиамид, арамиды (в том числе мета-формы и пара-формы), вискоза, ПВА (поливиниловый спирт), полиэстер, полиолефин, поливинил, нейлон (в том числе нейлон 8, нейлон 6,6 и нейлон 4,6), полиэтилен нафталат (ПЭН), хлопок, углерод, базальт, полиакрил или любое другое подходящее искусственное или натуральное волокно, стойкое к высоким температурам. Форма нитей не регламентируется и может быть круглой, овальной, плоской, витой, с переменным сечением и т.д. Нити могут быть выполнены из любого из вышеперечисленных материалов или их комбинации.
В Таблице 1 приведены характеристики некоторых типов волокон, пригодных для использования в качестве укрепляющих нитей для гибкой черепицы по изобретению.
Таблица 1
Наименование
Плотность, кг/дм<sup>3</sup>
Предел прочности на разрыв, кгс/мм<sup>2</sup>
Предел прочности на разрыв, ГПа
Темп-ра размягче-ния, град.
Поливинилхлоридное волокно
1,38
11-16
0,11-0,16
70
Ацетатное волокно
1,32
16-18
0,16-0,18
140
Полиакрилнитрильное волокно
1,17
21-32
0,21-0,31
220
Полипропиленовое волокно
0,91
32-49
0,31-0,48
150
Хлопок
1,52
41-54
0,40-0,53
Полиамидное волокно
1,14
46-86
0,45-0,84
160-170
Поливинилспиртовое волокно
1,3
47-70
0,46-0,69
200
Полиэфирное волокно
1,38
48-69
0,47-0,68
230-240
Вискозное высокопрочное волокно
1,52
50-60
0,49-0,59
150
Нержавеющая проволка
7,90
145
1,42
Сталь 30ХГСА
7,90
170
1,67
Стекловолокно
2,52
170
1,67
830
Базальтовое волокно
2,7-2,9
180
1,77
1100
Нейлон 6.6
1,14
75
0,73
225
Углеволокно
1,75
250-500
2,45-4,90
Полиэтиленовое волокно
0,97
250-300
2,45-2,94
100
Кевлар/арамидное
1,44
320
3,14
Борное волокно
2,57
360
3,53
Армированную гибкую черепицу, согласно изобретению, получают следующим образом.
Множество продольных укрепляющих стеклянных нитей укладывают на основу. Наиболее предпочтительно используют нити, имеющие линейную плотность 68 текс, которые существенно повышают разрывные характеристики черепицы (660/200 Н/50 мм) по сравнению с неармированной (350/160 н/50 мм). Указанные укрепляющие стеклянные нити разматывают с катушек с помощью специальных тянущих устройств. Используемые нити диаметром от 0,1 мм до 0,5 мм укладывают в количестве от 5 до 30 нитей на 10 мм ширины с образованием полосы шириной от 15 до 30 мм.
Затем в ходе производства гибкой черепицы на основу с уложенными укрепляющими нитями наносят слой битумной смеси толщиной не менее 2 мм при прохождении через покровно-пропиточную ванну таким образом, что волокна нитей полностью находятся в толще битумной массы, без выхода из нее и визуализации на ее поверхности.
В качестве защитных слоев верхней и тыльных сторон черепицы используют окрашенную и/или неокрашенную посыпку, которая определяет внешний вид кровли. Для повышения гидроизоляционной способности материала производители обычно наносят на лицевую или тыльные стороны черепицы клейкие полосы из материалов различных модификаций, а для предотвращения склеивания пластин между собой в процессе монтажа и после его завершения применяют съемные защитные пленки, обеспечивающие неслипаемость черепицы в пачках.
Далее в ходе производства листы нарезают на полосы необходимой ширины и длины, в том числе выполняя фигурные вырезы по видимому после монтажа краю.
Для создания двуслойных пластин гибкой черепицы на производстве вырезают нижний слой армированного листа шириной, соответствующей ширине фигурной части верхнего слоя, чтобы армирующая полоса была расположена вдоль его верхнего края. Верхний и нижние слои двухслойных пластин соединяют между собой с помощью СБС-модифицированной битумной смеси.
б
Согласно первому варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.1-4, пластина гибкой черепицы является однослойной, имеет фигурную видимую после монтажа нижнюю часть 1 и прямоугольную невидимую после монтажа верхнюю часть 2, содержащую зоны механического крепления 3, а также укрепляющий элемент 4, расположенный в указанных областях механического крепления пластины. На Фиг.1-2 показан укрепляющий элемент, выполненный в виде одной полосы 4 шириной б. На Фиг.3-4 показан укрепляющий элемент 4, выполненный в виде двух отстоящих друг от друга укрепляющих полос 4’ и 4’’, где обе полосы имеют ширину .
Пластину вырезают таким образом, чтобы нижняя полоса укрепляющих нитей была расположена в невидимой части вдоль верхней границы фигурной части пластины параллельно ее продольной стороне. Полоса может отстоять от верхнего края фигурной части не более, чем на 5 мм.
а
а
а-б
В варианте осуществления, в котором укрепляющий элемент состоит из двух полос, полосы укрепляющих нитей могут иметь одинаковую ширину 6, которая меньше высоты  фигурной части, а расстояние между нижней стороной первой нижней полосы укрепляющих нитей и нижней стороной второй верхней полосы укрепляющих нитей может быть равно высоте  фигурной части (см. Фиг.3-4). Таким образом, расстояние между полосами составляет . За счет этого обеспечивается полное перекрытие зон механического крепления фигурной частью пластины. Между полосами укрепляющих нитей может быть расположена клеевая полоса.
a
а-б
Стандартная высота однослойного гонта составляет 320-330±3 мм, а высота  фигурной части 135-140±3 мм, и ширина 6 укрепляющих полос может составлять от 15 до 40 мм. Меньший размер не будет обеспечивать достаточную ширину зоны механического крепления, а большая ширина повлечет необоснованный расход укрепляющих нитей и увеличит стоимость материала. Соответственно, расстояние  между полосами должно составлять от 95 до 125 мм.
Полосы укрепляющих нитей расположены в зонах механического крепления пластины к основанию, и, как показано на Фиг.4, первая нижняя укрепляющая полоса 4’ накладываемой пластины гибкой черепицы при монтаже расположена прямо над второй верхней укрепляющей полосой 4’’ нижележащей пластины гибкой черепицы. При этом фигурная часть 1 накладываемой пластины закрывает первую нижнюю укрепляющую полосу 4’ нижележащей пластины гибкой черепицы.
После монтажа пластины на основание кровли или фасада, широкая шляпка механического крепежа 5 (см. Фиг.2) оказывает давление на нити через твердую битумную смесь и тем самым удерживает их в одном положении.
Согласно второму варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.5-6, пластина гибкой черепицы является двухслойной, имеет верхний слой 6, состоящий из прямоугольной невидимой после монтажа верхней части 2, содержащей зону механического крепления 3, и фигурной видимой после монтажа нижней части 1, и нижний прямоугольный слой 7, расположенный под фигурной частью 1 верхнего слоя 6. Нижний слой имеет высоту, равную высоте фигурной части верхнего слоя плюс ширина зоны механического крепления. Как показано на Фиг.5, оба слоя пластины имеют в области механического крепления укрепляющий элемент 4, состоящий из нитей, придающих пластине более высокие разрывные характеристики на армированном участке, на который нанесена битумная смесь, по сравнению с неармированным участком. Укрепляющий элемент 4 выполнен в виде двух укрепляющих полос 4’ и 4’’ шириной 6, которые расположены в верхнем слое вдоль верхней границы фигурной части 1, а в нижнем слое вдоль верхнего края. Таким образом, укрепляющие полосы 4’ и 4’’ расположены точно друг над другом.
Как видно на Фиг.6, при монтаже пластин осуществляется частичное перекрытие нижележащей пластины накладываемой сверху пластиной с целью маскировки механического крепежа 5. После монтажа пластины на основание кровли или фасада, широкая шляпка механического крепежа оказывает давление на нити через твердую битумную массу и тем самым удерживает их в одном положении. Нити, в свою очередь, удерживают саму пластину, состоящую из двух локально армированных слоев, и распределяют нагрузку вдоль своего волокна и по всей пластине в двух слоях отдельно, а не только в точках механического крепления.
Согласно третьему варианту осуществления изобретения, показанному на Фиг.7-8, пластина гибкой черепицы является двухслойной, имеет верхний слой 6, состоящий из прямоугольной невидимой верхней части 2, содержащей зону механического крепления 3, и фигурной видимой нижней части 1, и нижний прямоугольный слой 7, расположенный под фигурной частью 1 верхнего слоя 6. Нижний слой имеет высоту, равную высоте фигурной части верхнего слоя плюс ширина зоны механического крепления. Как показано на Фиг.7, оба слоя пластины имеют в области механического крепления укрепляющий элемент 4, состоящий из нитей, придающих более высокие разрывные характеристики на участке армирования, на который нанесена битумная смесь, по сравнению с неармированным участком. Укрепляющий элемент выполнен в виде двух укрепляющих полос 4’ и 4”, имеющих ширину 6, которые расположены вдоль верхней границы фигурной части 1 в верхнем и нижнем слое точно друг над другом, а также включает в себя третью укрепляющую полосу 4’’’, расположенную в верхнем слое параллельно нижней полосе 4’.
а
а-б
Расстояние между нижней стороной нижней полосы укрепляющих нитей и нижней стороной верхней полосы укрепляющих нитей в верхнем слое пластины может быть равно высоте фигурной части верхнего слоя пластины. Таким образом, расстояние между полосами в верхнем слое составляет .
Как показано на Фиг.8, при перекрытии и механической фиксации в зонах механического крепежа одним гвоздем/винтом 5 одновременно фиксируется через первую зону 4’ армирования верхнего слоя пластины, зону 4’’ армирования нижнего слоя пластины и вторую зону 4’’’ армирования нижележащей пластины, тем самым создается зона тройного армирования участка механического крепления.
После монтажа пластины на основание кровли или фасада, широкая шляпка механического крепежа 5 оказывает давление на нити через твердую битумную массу в трех зонах армирования и, тем самым, удерживает их в одном положении.
Сущность и варианты осуществления изобретения поясняются следующими примерами.
Пример 1 (сравнительный)
Изготовили гонт гибкой битумной однослойной черепицы без укрепления, имеющий основу из стеклохолста толщиной 0,6±0,2 мм, битумный слой из окисленного битума толщиной 2,0±0,2 мм. На наружную и внутреннюю сторону нанесли слои защитной посыпки суммарной толщиной 1,0±0,2 мм.
Пример 2 (сравнительный)
Изготовили гонт гибкой битумной однослойной черепицы с укрепляющей полосой из нетканого стекловолокна, наложенной поверх битумного слоя вдоль границы фигурной части. Гонт содержал такую же основу, битумный слой и посыпку, как и в примере 1. Ширина укрепляющей полосы составляла 16 мм, толщина - 0,2 мм.
Пример 3
Изготовили гонт гибкой битумной однослойной черепицы согласно первому варианту осуществления изобретения, имеющий основу, битумный слой и посыпку аналогично примеру 1, а также одну параллельную длинной стороне пластины полосу из укрепляющих стеклянных нитей в толще битумной смеси. Ширина полосы из укрепляющих нитей составляла 30 мм, толщина слоя укрепляющих нитей - 0,2 мм.
Пример 4
Изготовили гонт гибкой битумной однослойной черепицы согласно первому варианту осуществления изобретения, имеющий основу, битумный слой и посыпку аналогично примеру 1, а также две параллельных полосы из укрепляющих стеклянных нитей в толще битумной смеси. Ширина каждой полосы из укрепляющих нитей составляла 30 мм, толщина слоя укрепляющих нитей - 0,2 мм.
Пример 5
Изготовили гонт гибкой битумной двухслойной черепицы согласно второму варианту осуществления изобретения, имеющий в каждом слое основу, битумную пропитку и покрытие аналогично примеру 1. Образец содержал одну полосу из укрепляющих стеклянных нитей в толще верхнего слоя и одну полосу из укрепляющих стеклянных нитей в нижнем слое, непосредственно под полосой верхнего слоя. Ширина каждой полосы составляла 30 мм, толщина слоя укрепляющих нитей - 0,2 мм.
Пример 6
Изготовили гонт гибкой битумной двуслойной черепицы согласно третьему варианту осуществления, имеющий в каждом слое основу, битумную пропитку и покрытие аналогично примеру 1. Образец содержал две полосы из укрепляющих стеклянных нитей в толще верхнего слоя на расстоянии 1 мм друг от друга, и одну полосу из укрепляющих стеклянных нитей в нижнем слое. Ширина каждой полосы составляла 30 мм, толщина слоя укрепляющих нитей - 0,2 мм.
Полученные образцы испытывали по следующим показателям: максимальная сила растяжения в зоне механического крепления (по методике ГОСТ 31899-1), сопротивление отрыву от крепления (по методике ASTM D 3462), сопротивление раздиру стержнем гвоздя в продольном направлении (по методике ГОСТ 31898-1), водонепроницаемость (по методике ГОСТ 32806), потеря гранул минеральной посыпки (по методике ГОСТ EN 12039). Результаты испытаний приведены в Таблице 2 по сравнению с показателями нормы для однослойной черепицы (ГЧ) и многослойной черепицы (МЧ).
Таблица 2
Показатель
Норма
Пример1
Пример2
Пример3
Пример4
Пример5
Пример6
Макс. сила растяжения в зоне механического крепления, Н/5 см, не менее: продольное/поперечное
600/400
880/540
983/720
988/720
1155/860
1130/410
1505/455
Сопротивление раздиру стержнем гвоздя в продольном направлении, Н, не менее
100
220
249
264
278
283
320
Сопротивление отрыву от крепления, не менее, Н
124 (ГЧ)186 (МЧ)
125
172
178
193
221
296
Водопоглощение, % по массе, не более
2
0,4
0,4
0,4
0,5
0,4
0,5
Потеря гранул минеральной посыпки, г, не более
2,5
0,3
0,4
0,4
0,4
0,3
0,4
Полученные результаты демонстрируют, что варианты гибкой черепицы, содержащие укрепление по изобретению, проявляют существенно превосходящие прочностные характеристики, чем образцы без укрепления или с поверхностным укреплением, что предотвращает отрыв пластины или ее части от кровельного основания или фасада при сильном ветре.
Кроме того, наличие укрепляющих нитей внутри битумного слоя не приводит к снижению характеристик водонепроницаемости, потери гранул минеральной посыпки, существенному повышению веса материала или его толщины. Такие укрепляющие полосы не могут отслаиваться или деформироваться в ходе монтажа или эксплуатации, а также не требуют использования дополнительных адгезивных материалов и технологических операций по приклеиванию укрепляющего слоя.