Изобретение относится к кровельным материалам, а именно к многослойной штучной черепице, и может быть использовано для кровли крыш.

Из современного уровня техники известен способ изготовления черепицы из бетона и изготовленная по этому способу черепица (патент на изобретение GB 2030890 А, МПК B05D 1/36, В32В 1/12, опубликован 16.04.1980 г.), которая содержит нижний слой, выполненный из бетона, нанесенный на нижний слой средний слой, который выполнен из цементного раствора и имеет толщину от 25 до 400 мкм, и верхний слой, выполненный из нанесенной на средний слой полимерной эмульсии.

Недостатками известного аналога является низкая прочность, устойчивость к механическим повреждениям, негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, неудовлетворительные звуко- и теплоизоляционные свойства, большой вес и большая себестоимость.

Поскольку нижний слой известного аналога выполнен из обычного бетона, который не является вспененным материалом и не имеет пористой структуры, известный аналог имеет большой вес, обуславливающий повышенную нагрузку на скат крыши, на котором он установлен, что, в свою очередь, ограничивает количество единиц известного аналога, которое может быть установлено на единицу площади ската крыши, усложняет транспортировку и установку известного аналога и т.п. Кроме того, в результате повышенной плотности бетон имеет неудовлетворительные звуко- и теплоизоляционные свойства и низкую устойчивость к перепадам температуры и постепенно разрушается при существенных колебаниях температуры, что делает известный аналог недолговечным.

Кроме того, выполнение среднего слоя из цементного раствора снижает прочность, устойчивость к механическим повреждениям, негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры известного аналога, обуславливает его неудовлетворительные звуко- и теплоизоляционные свойства и большой вес, поскольку цементный раствор, при большой плотности и весе, которые обуславливают описанные выше негативные последствия, имеет очень низкую устойчивость к влаге, а его структурная целостность может быть легко нарушена в результате небольшой нагрузки, удара, скольжения черепицы и др. Фактически выполнение среднего слоя известного аналога из цементного раствора и его наличие в целом обусловлены исключительно свойствами нижнего и верхнего слоя, в частности выполнением верхнего слоя из полимерной эмульсии и ослабленным соединением полимерных эмульсий с поверхностями изделий из бетона.

Вместе с тем выполнение верхнего слоя из полимерной эмульсии обуславливает низкую прочность, устойчивость к механическим повреждениям, негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, неудовлетворительные звуко- и теплоизоляционные свойства известного аналога, поскольку в результате воздействия влаги, перепадов температур, механических повреждений полимерная эмульсия склонна к шелушению, растрескиванию и легкому удалению из среднего слоя, что существенно снижает защитные свойства верхнего слоя из полимерной эмульсии в качестве защитного слоя известного аналога. Появление участков с поврежденным верхним слоем приводит к ускоренному разрушению среднего слоя и нижнего слоя, что подчеркивает ненадежность известного аналога.

Кроме того, соединение слоев известного аналога требует выполнения множества операций, таких как создание и нанесение цементного раствора, изготовления и нанесения полимерной эмульсии, которые требуют использования сложного оборудования, больших затрат материалов, труда, времени и энергии, что увеличивает себестоимость известного аналога. Известна также водостойкая теплоизоляционная черепица для крыши (патент на изобретение CN 2703059 Y, МГЖ E04D 1/28, опубликован 01.06.2005 г.), которая содержит нижний клеящий слой, выполненный из смеси силикатного цемента и водостойких веществ, расположенный над ним теплоизоляционный слой, выполненный из пенополистирола или пенополиуретана, расположенный над теплоизоляционным слоем водостойкий адгезивный слой, который выполнен из смеси силикатного цемента и водостойких веществ, расположенный над водостойким адгезивным слоем звуко- и теплоизоляционный слой, выполненный из пенобетона, и расположенный над звуко- и теплоизоляционным слоем износостойкий поверхностный слой, выполненный из цементного раствора, цементного осветителя и красителя.

Недостатками известного аналога является низкая прочность, устойчивость к механическим повреждениям, негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, неудовлетворительные звуко- и теплоизоляционные свойства, большой вес и большая себестоимость.

Поскольку ни один из слоев известного аналога не охватывает его боковые стороны, известный аналог является уязвимым к негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, поскольку указанные негативные факторы обычно воздействуют на штучные кровельные материалы, подобные известному аналогу, со всех сторон, в том числе в результате проникновения атмосферного воздуха к промежуткам между несколькими известными аналогами, которые установлены на крыше и покрывают ее. Фактически известный аналог может сохранять относительную целостность и сохранность исключительно путем установки множества его единиц сплошным слоем на поверхности крыши, поскольку известный аналог представляет собой плиту, которая защищена от негативного влияния окружающей среды только сверху. Кроме того, износостойкий поверхностный слой известного аналога выполнен из цементного раствора и не имеет в своем составе полимерные материалы, которые бы обеспечивали надежную звукоизоляцию и устойчивость известного аналога к механическим повреждениям. Свойства цементного раствора, в том числе его низкая устойчивость к перепадам температуры и влиянию влаги в атмосферном воздухе, не позволяют слоям известного аналога, выполненным преимущественно из цемента, эффективно выполнять звукоизоляционные и теплоизоляционные функции, а также делают известный аналог склонным к растрескиванию и расслоению под воздействием перепадов температуры.

Вместе с тем пенополиуретан и пенополистирол, из которых выполнен теплоизоляционный слой известного аналога, склонны к повреждению грызунами, птицами и насекомыми, а также являются неустойчивыми к воздействию высокой температуры, что, в свою очередь, ухудшает теплоизоляционные свойства известного аналога в случае повреждения указанного слоя.

Кроме того, известный аналог состоит из пяти слоев, что значительно увеличивает его вес и нагрузку на крышу, а также обуславливает потребность в использовании сложного оборудования, больших затрат материалов, времени, труда и энергии для изготовления цементного раствора, слоев известного аналога, их соединения в единое изделие, что увеличивает себестоимость известного аналога.

Ближайшим аналогом заявленного изобретения выбрана штучная многослойная кровельная черепица (патент на полезную модель RU 174316 U1, МПК E04D 1/00, E04D 3/35, E04D 11/00, опубликован 11.10.2017 г. в бюл. N» 29), которая содержит нижний защитный слой, выполненный из полиэтилентерефталата с металлизированной основой, технический слой, выполненный из полиэтилена высокого давления, слой картона, звуко- и теплоизоляционный слой, выполненный из пенополиуретана, и верхний защитный слой, выполненный из полиэтилентерефталата.

Недостатками ближайшего аналога является низкая прочность, устойчивость к механическим повреждениям, негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, неудовлетворительные звуко- и теплоизоляционные свойства, большой вес и большая себестоимость.

Выполнение звуко- и теплоизоляционного слоя из пенополиуретана имеет негативные последствия, характерные для предыдущая аналога. Пенополиуретан легко повреждается грызунами, птицами и насекомыми, при этом такие механические повреждения приводят к потере целостности ближайшим аналогом, что, в свою очередь, приводит к снижению его звуко- и теплоизоляционных свойств, а также к разрушению слоистой структуры известного аналога. Кроме того, пенополиуретан является горючим материалом и в случае возгорания может повредить другие слои ближайшего аналога, а также является гигроскопичным и склонным к впитыванию влаги из атмосферного воздуха и осадков, что усиливает негативное влияние влаги на другие слои известного аналога, ускоряя их разрушение. Вместе с тем пенополиуретан является уязвимым к воздействию ультрафиолетовых лучей, поэтому постепенно разлагается под воздействием ультрафиолетового излучения, что обуславливает низкую прочность известного аналога.

Кроме того, выполнение нижнего защитного слоя ближайшего аналога с металлизированной основой снижает устойчивость ближайшего аналога к негативному влиянию химических факторов и влаги, поскольку металл указанной основы постепенно разрушается под воздействием химической коррозии, что является характерным для кровельных материалов, которые включают металлические основания.

Кроме того, наличие у ближайшего аналога слоя картона снижает устойчивость известного аналога к негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, поскольку картон является уязвимым к указанным негативным факторам, а слой, выполненный из него, соответственно повреждается и разрушает структуру ближайшего аналога. Фактически наличие слоя из картона обусловлено исключительно потребностью в закреплении звуко- и теплоизоляционного слоя.

Также, подобно предыдущему аналогу, ближайший аналог состоит из пяти слоев, что значительно увеличивает его вес и соответствующую нагрузку на крышу, а также обуславливает потребность в использовании сложного оборудования, больших затрат материалов, времени, труда и энергии для изготовления цементного раствора, слоев известного аналога, их соединения в единое изделие, что увеличивает себестоимость известного аналога.

Технической задачей заявленного изобретения является создание новой штучной кровельной черепицы, которая характеризуется пониженным весом, повышенной прочностью, устойчивостью к механическим повреждениям и негативному влиянию окружающей среды при пониженной себестоимости и упрощенной конструкции.

Решение поставленной технической задачи достигается тем, что в штучной кровельной черепице, включающей верхний защитный слой, который охватывает верхнюю и боковые стороны черепицы и выполнен из полиэтилентерефталата, расположенный после верхнего защитного слоя звуко- и теплоизоляционный слой, согласно предложению, звуко- и теплоизоляционный слой выполнен из пенобетона.

Вместе с тем, согласно предложению, верхний защитный слой содержит антипирены и УФ-стабилизаторы.

Кроме того, согласно предложению, штучная кровельная черепица дополнительно содержит нижний защитный слой, который выполнен из полимерного материала, такого как полиэтилентерефталат. Также, согласно предложению, дополнительно содержит нижний защитный слой, который выполнен из водоотталкивающей краски.

Кроме того, согласно предложению, верхний защитный слой выполнен прозрачным, а между верхним защитным слоем и звуко- и теплоизоляционным слоем расположен по меньшей мере один фотоэлемент.

Вместе с тем, согласно предложению, штучная кровельная черепица выполнена с по меньшей мере одним углублением, что является обозначением места установки крепежного средства, выполненным на верхней стороне.

Техническим результатом является повышение прочности, устойчивости к механическим повреждениям, негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, звуко- и теплоизоляционных свойств, снижение веса и горючести, упрощение конструкции и снижение себестоимости черепицы.

Причинно-следственная связь между существенными признаками изобретения и ожидаемым техническим результатом заключается в следующем.

В совокупности существенных признаков заявленного изобретения обеспечивается указанный выше технический результат за счет состава слоев штучной кровельной черепицы и их взаимного расположения.

Заявленная штучная кровельная черепица имеет пониженную горючесть, повышенную прочность, устойчивость к механическим повреждениям, негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, повышенные звуко- и теплоизоляционные свойства, поскольку звуко- и теплоизоляционный слой, выполненный из пенобетона, характеризуется всеми указанными свойствами, и в результате этого не повреждается грызунами, птицами и насекомыми, имеет низкую гигроскопичность, а также является устойчивым к ультрафиолетовому излучению, не горит при любых температурах и имеет пористую структуру, которая обеспечивает удовлетворительные звуко- и теплоизоляционные свойства кровельной черепицы. Пенобетон является химически инертным, сохраняет целостность при больших перепадах температуры, а его использование устраняет потребность в наличии множества слоев из разнородных материалов, которые в известных аналогах совокупно дают черепице устойчивость к негативному влиянию окружающей среды.

Таким образом, выполнение звуко- и теплоизоляционного слоя из пенобетона в сочетании с верхним защитным слоем из полиэтилентерефталата снижает вес, упрощает конструкцию и снижает себестоимость заявленной штучной черепицы, поскольку пенобетон и полиэтилентерефталат имеют малый вес, а в заявленной штучной кровельной черепице в целом отсутствует множество слоев из плотных тяжелых материалов, уменьшающее нагрузку на крышу, свидетельствует о простоте конструкции заявленной черепицы и устраняет потребность в использовании сложного оборудования, множества сложных операций, больших затрат дорогих материалов, труда, времени и энергии по созданию слоев и их соединению. Пенобетон и полиэтилентерефталат имеют небольшую стоимость, а их соединение по созданию заявленной кровельной черепицы выполняют простой заливкой пенобетонной массы в форму из полиэтилентерефталата, что удешевляет заявленную черепицу по сравнению с известными аналогами без потери ею всех необходимых свойств.

Выполнение верхнего защитного слоя заявленной кровельной черепицы, содержащей антипирены и УФ-стабилизаторы, снижает горючесть и повышает прочность заявленной черепицы, поскольку указанные антипирены исключают возгорания верхнего защитного слоя, а УФ-стабилизаторы исключают негативное влияние солнечного ультрафиолетового излучения на верхний защитный слой и расположенный под ним звуко- и теплоизоляционный слой. Выполнение заявленной штучной кровельной черепицы с нижним защитным слоем, который выполнен из полимерного материала, такого как полиэтилентерефталат, или из водоотталкивающей краски повышает устойчивость заявленной черепицы к негативному влиянию химических факторов, влаги и перепадов температуры, поскольку полностью исключает контакт нижней стороны звуко- и теплоизоляционного слоя с поверхностью крыши, что, в свою очередь устраняет возможность проникновения влаги в указанный слой, разрушительное воздействие перепадов температуры в результате контакта с крышей, которая нагревается и охлаждается в зависимости от погодных условий, а также возможность повреждения звуко- и теплоизоляционного слоя в результате химической коррозии.

Выполнение верхнего защитного слоя прозрачным, расположение между верхним защитным слоем и звуко- и теплоизоляционным слоем по меньшей мере одного фотоэлемента позволяет расширить функциональность заявленной кровельной черепицы, поскольку позволяет фотоэлементу или фотоэлементам вырабатывать электрический ток, получая фотонную энергию из излучения, которое попадает сквозь прозрачный верхний защитный слой с солнечным светом.

Выполнение заявленной штучной кровельной черепицы с по меньшей мере одним углублением, что является обозначением места установки крепежного средства, выполненным на верхней стороне, повышает удобство использования заявленной черепицы, поскольку таким образом для лица, устанавливающего заявленную черепицу на крышу, обозначенные место или места для оптимальной установки крепежного средства или средств соответственно, что в свою очередь дает возможность установить черепицу на крышу с минимальным ее повреждением крепежным средством и обеспечить ее прочное прилегание к крыше без возможности нежелательного открепления. Конструкция заявленной штучной кровельной черепицы объясняется с помощью следующих изображений:

Фиг. 1 - Вид заявленной штучной кровельной черепицы в продольном разрезе.

Фиг. 2 - Вид заявленной штучной кровельной черепицы в продольном разрезе в варианте исполнения с нижним защитным слоем.

Фиг. 3 - Вид заявленной штучной кровельной черепицы в продольном разрезе в варианте исполнения с фотоэлементами, расположенными между верхним защитным слоем и звуко- и теплоизоляционным слоем.

На чертежах изображены предпочтительные, но не исключительные варианты выполнения заявленной штучной кровельной черепицы, включающие верхний защитный слой 1 и звуко- и теплоизоляционный слой 2. Также заявленная штучная кровельная черепица может включать нижний защитный слой 3 и по меньшей мере один фотоэлемент 4.

Верхний защитный слой 1 охватывает верхнюю и боковые стороны черепицы и выполнен из полиэтилентерефталата. Под полиэтилентерефталатом в данном случае понимают полителиенгликольтерефталат, также известный как лавсан или майлар. В предпочтительном варианте выполнения заявленной черепицы верхний защитный слой 1 содержит антипирены и УФ-стабилизаторы, которые могут быть нанесены на его поверхность или распределены по всей его толщине. Под антипиренами в данном случае понимают смеси веществ, которые замедляют воспламенение и горение в связи с тем, что содержат замедлители горения (такие как фосфаты аммония, бора, хлорид аммония), синергисты (вещества, усиливающие воздействие основного замедлителя) и стабилизаторы, ограничивающие расход замедлителя. Под УФ- стабилизаторами в данном случае понимают вещества или смеси веществ, такие как микротальк, стерические амины, которые замедляют окисление, деградацию и разложение полимерных материалов под воздействием ультрафиолетового компонента солнечного излучения.

Также в варианте исполнения заявленной кровельной черепицы с по меньшей мере одним фотоэлементом 4 верхний защитный слой 1 может быть выполнен прозрачным.

Звуко- и теплоизоляционный слой 2 расположен после верхнего защитного слоя 1 и выполнен из пенобетона. Под пенобетоном в данном случае понимают пористый бетон, имеющий пористую структуру за счет замкнутых пор (пузырьков) по всему объему, и получаемый в результате затвердевания раствора, состоящего из цемента, песка, воды и пенообразователя.

В варианте выполнения заявленной черепицы с нижним защитным слоем 3, расположенным после звуко- и теплоизоляционного слоя 2, нижний защитный слой 3 может быть выполнен из полимерного материала, такого как полиэтилентерефталат, или из водоотталкивающей краски, такой как Flugger Dekso 5, Dufa Betoplast, Tikkurila Euro 3 Matt или другой подобной краски.

В варианте выполнения заявленной черепицы с по меньшей мере одним фотоэлементом 4, расположенным между верхним защитным слоем 1 и звуко- и теплоизоляционным слоем 2, один или несколько фотоэлементов 4 могут полностью или частично покрывать верхнюю сторону звуко- и теплоизоляционного слоя 2. Под фотоэлементом в данном случае понимают любое устройство, которое преобразует энергию фотонов в электрическую энергию.

В варианте выполнения заявленной черепицы с по меньшей мере одним углублением (на чертежах не показано), что является обозначением места установки крепежного средства, на верхней стороне заявленной черепицы выполнено углубление, которое представляет собой преимущественно выемку в верхнем защитном слое 1 и звуко- и теплоизоляционном слое 2, которая по форме соответствует упорной части крепежного средства.

Заявленную штучную кровельную черепицу изготавливают из составляющих элементов и используют следующим образом.

Сначала формируют верхний защитный слой 1, разогревая полиэтилентерефталат до температуры, при которой он становится пластичным и подвергая его воздействию вакуума и высокого давления в изогнутой форме. В варианте выполнения верхнего защитного слоя 1 с антипиренами и УФ-стабилизаторами, данные компоненты добавляются к пластическому полиэтилентерефталату путем добавления порошка или раствора.

Таким образом после застывания полиэтилентерефталата получают верхний защитный слой 1 в виде оболочки необходимой формы. В варианте выполнения заявленной черепицы с по меньшей мере одним углублением, что является обозначением места установки крепежного средства, такое углубление образуют во время формировании верхнего защитного слоя 1 за счет соответствующих выемок в изогнутой форме.

Далее изготавливают пенобетон классическим методом, то есть смешивая цементно-песчаный раствор с пеной, образованной пеногенератором, методом сухой минерализации или под воздействием большого давления в баросмесителе, после чего образованный пенобетон заливают в верхний защитный слой 1, где он застывает, становясь звуко- и теплоизоляционным слоем 2. В варианте выполнения заявленной черепицы с по меньшей мере одним фотоэлементом 4, расположенным между верхним защитным слоем 1 и звуко- и теплоизоляционным слоем 2, по меньшей мере один фотоэлемент 4 размещают на нижней стороне верхнего защитного слоя 1 перед заливкой в него пенобетона.

В варианте выполнения заявленной черепицы с нижним защитным слоем после образования звуко- и теплоизоляционного слоя 2 на его нижнюю сторону наносят слой водоотталкивающей краски или прикрепляют на нижнюю сторону звуко- и теплоизоляционного слоя 2 слой из полиэтилентерефталата с помощью клея или сварки.

Образовавшуюся штучную кровельную черепицу устанавливают на крышу, закрепляя ее в установленном положении с помощью клеевых веществ или крепежных средств, например, саморезов. Если заявленная черепица выполнена без нижнего защитного слоя, ее преимущественно устанавливают на сплошной защитный слой, предварительно размещенный на крыше.

Таким образом, заявленная штучная кровельная черепица имеет простую конструкцию, имеет более низкую себестоимость, чем известные аналоги, является простой в установке, при этом ее прочность, устойчивость к негативным химическим факторам, влаге, перепадам температуры, звуко- и теплоизоляционные свойства являются лучшими, чем у известных аналогов, что делает заявленную черепицу универсальным кровельным материалом, который в течение длительного времени эффективно и надежно защищает любой тип крыши от повреждения и разрушения.

В существующих источниках патентной и научно-технической информации не выявлена штучная кровельная черепица, которая имеет заявленную совокупность существенных признаков, поэтому представленное техническое решение соответствует критерию «новизна».

Предложенное техническое решение является промышленно пригодным, поскольку не содержит в своем составе никаких действий, операций или мероприятий, которые невозможно воспроизвести на современном этапе развития техники.