屋顶瓦附接方法
专利名称：屋顶瓦附接方法
技术领域：
本发明涉及屋顶瓦附接系统以及包括采用聚合物粘合剂和机械紧固件的方法。
背景技术：
屋顶瓦在世界各地被广泛用作坡屋顶板上的屋顶覆盖物。屋顶瓦极其耐用，并为 贴有屋顶瓦的建筑物提供了极好的美学效果和装饰效果。如本文所述的屋顶瓦可由陶瓷材 料制成，也可由砖材、石材、混凝土、粘土或塑料、木材、金属、橡胶或浙青材料制成。使用介于屋顶瓦和屋顶基材(例如屋顶油毡)之间的砂浆或类似粘结剂来安装屋 顶瓦。使用砂浆是一个缓慢的过程，并且劳动强度很大，这是因为通常必须首先在地面的桶 中制备砂浆，然后必须将桶提至屋顶，之后将砂浆涂到屋顶基材上。砂浆给屋顶增加了不必 要的重量。有时，在安装过程中屋顶瓦会因掉落的砂浆桶而损坏。砂浆的安装时间增加了 形成屋顶瓦和屋顶基材之间的粘结所需的时间。在砂浆安装好之前，不应移走安装好的屋 顶瓦，因为屋顶瓦的移动影响粘结性。此外，屋顶瓦和屋顶基材之间的完整粘结强度并不是 非常令人满意。通常，横向施加到屋顶瓦的近似22. 7千克(60磅)的负载将破坏屋顶瓦和 屋顶基材之间的砂浆粘结。在高风荷载条件(例如飓风或龙卷风中经受的状况)下，屋顶 瓦很多情况下会从屋顶结构上脱离。在采用屋顶瓦的、对价格非常敏感的房屋建造市场中，将瓦片附接到屋顶下部结 构的传统方法为采用机械紧固件，通常采用钉子。机械紧固件施用在每个瓦片的头部处，并 且以重叠方式安装瓦片，以有利于覆盖机械紧固件。这种附接方法虽然经济，但是具有缺陷。例如，在有风的情况下，这种附接方法允 许屋顶瓦的“尾部”或前缘提升和/或颤动，从而导致机械紧固件区域损坏。如果情况足够 严重和/或随着时间推移，附接会失效，并且瓦片会被风力吹落。在本领域中，已知聚氨酯粘合剂可用来将屋顶瓦附接到屋顶基材上并且相互附 接。这种粘合剂附接方法主要用于易出现高风现象的区域。已经发现的是，粘合剂附接的 瓦片可比机械紧固件附接的瓦片经受更大的“提升”力，但安装和材料成本更高。由于成本 较高，对房屋价格非常敏感的房屋建造者继续采用机械紧固件来安装瓦片。希望提供用于对价格敏感的房屋建造的屋顶瓦附接系统和方法，与传统的机械紧 固件方法相比，该方法能够经受更大的“提升”力。希望提供用于升级现有屋顶瓦或修补屋 顶瓦安装的屋顶瓦附接系统和方法，以满足当前规范风浮力标准。也希望提供在有风情况 下消除“颤动”的瓦片附接方法。
发明内容
本发明为屋顶瓦附接系统和方法。该屋顶瓦附接系统和方法可用于新屋顶构造和 现有屋顶。该屋顶瓦附接系统和方法非常适用于对价格敏感的房屋建造，并且与附接屋顶 瓦的传统机械紧固件方法相比，该方法能够经受更大的“提升”力。本发明也适用于升级现 有屋顶安装或修补屋顶安装，以满足当前规范风浮力标准。本发明还消除了有风情况下的瓦片“颤动”。
结合附于此的附图，其中类似的数字表示类似的部件，并且其中示出了本发明的 图示实施例，本发明的对象、优点和特征将变得更加显而易见，其中图1为典型屋顶瓦上侧的透视图，该屋顶瓦可用于本发明的屋顶瓦附接系统和方 法；图2为图1中所示典型屋顶瓦的下侧的透视图；图3为坡屋顶板的透视图，该坡屋顶板具有施加到屋顶板的屋顶基材；图4为屋顶组件的一部分的透视图，示出了安装有挂瓦条和屋顶瓦的屋顶板；图5为屋顶系统的一部分的侧视图，其中每上排屋顶瓦重叠在下排屋顶瓦上；图5A为图5的放大部分；并且图6为正在修补和/或升级的现有屋顶系统的一部分的侧视图。
具体实施例方式现在将结合具体附图更详细地描述屋顶瓦附接系统和方法(一般标为100)。图 1和2示出了典型屋顶瓦(一般标为10)的透视图。图1示出了屋顶瓦10的上侧，图2示 出了屋顶瓦10的下侧。图1和图2中示出的屋顶瓦10可从Monier-Raymond公司(现为 MonierLifetile LLC)商购获得。应当理解，本发明并不局限于附图中示出的屋顶瓦设计， 而是同样适用于本领域内技术人员熟知的多种其他形状和类型的屋顶瓦。例如，除了其他 的式样外，平坦的屋顶瓦和反向弯曲的屋顶瓦也可用于本发明的系统和方法。通常，屋顶瓦 10由胶结材料或粘土材料制成。还应当了解，本发明的系统和方法并不局限于粘土或胶结 屋顶瓦10，而是还适用于由其他材料制成的屋顶瓦10，这些材料包括(但不限于)砖材、石 材、含铁的材料、塑料、木材、橡胶、或浙青材料。如图1和2所示，屋顶瓦10通常包括分别处于屋顶瓦10的第一和第二纵向边缘 12和14的互锁连接，以另外形成水封。第一屋顶瓦10的第二边缘14与如图4所示相邻第 二屋顶瓦10的第一边缘12配合。屋顶瓦10的这类互锁连接为本领域所熟知。如图1和2 所示的屋顶瓦10包括头部13和前缘部分15。优选的是，头部13包括位于屋顶瓦10下侧 上的一个或多个头部凸耳13a，其原因解释如下。前缘部分15的下侧可包括位于屋顶瓦10 下侧上的一个或多个前缘凸耳15a。通常，在安装屋顶瓦10时，前缘凸耳1 与下侧安装的 屋顶瓦重叠，以形成天气屏障，该天气屏障有助于阻止风、雨等在两者之间自由通行。通常， 屋顶瓦10包括位于头部13处的至少一个瓦片紧固件孔10a，如图1和2所示。屋顶瓦10通常安装在如图3所示的坡屋顶板上(一般标为50)。屋顶板50包括 板材料52，通常为钉在或粘在屋顶框架构件M上的胶合板。屋顶框架构件M通常为中心 间距为61厘米或41厘米04英存或16英寸)的桁架拱。板材料52通常为1. 2米X2. 4 米G英尺X8英尺)的面板或片材。板材料52的面板以端对端和边对边的方式设置。还 应当理解，屋顶板50可以选择性地由混凝土、金属或其他材料构造而成。优选的是，将形成防水涂层的屋顶基材20施用到并优选地粘结到板材料52的上 表面。屋顶基材20可以是常用于屋顶行业的屋顶油毡。屋顶油毡是成卷制品膜(图3)，该成卷制品膜通常用机械紧固件(例如钉子)固定到板材料52上和/或用例如焦油或浙青 粘结到板材料上。屋顶油毡通常沿屋顶的长度铺设，其中相邻排油毡与前排油毡的边缘重 叠。屋顶基材20阻止雨和水分接触并通过坡屋顶板50。应当理解，在某些情况下，屋顶基 材20可能不是本发明所需要或必需的。参见图4，在高风地区，瓦片通常被直接安装到屋顶板上，而不使用挂瓦条。使用 挂瓦条时，优选用钉子将挂瓦条18固定到板材料52上。挂瓦条18可以为木制、金属或其 他例如为本领域内技术人员所熟知的构造材料。通常，挂瓦条18固定到与桁架拱M垂直 的屋顶板50上。优选的是，挂瓦条18具有介于5至15厘米O至6英寸)之间的均勻宽 度和大约2. 5厘米(1英寸)的厚度。挂瓦条18之间的间距取决于所选屋顶瓦10的尺寸。 应当理解，在某些情况下，挂瓦条18可能不是本发明所需要或必需的。参见图4，屋顶瓦10沿着屋顶的下边缘开始成排放置。屋顶瓦10的下排优选地 放置在下挂瓦条18上，使得屋顶瓦10的头部凸耳13a接触挂瓦条18 (参见图5)，并且屋 顶瓦10优选地与如图4所示的相邻屋顶瓦互锁。屋顶瓦10的头部13优选地通过将紧固 件16 (例如钉子或螺丝钉)穿过瓦片紧固件孔IOa插入挂瓦条18和/或板材料52中来固 定。应当理解，可用紧固件16将每个个体屋顶瓦10固定到屋顶板50上；然而，由于如下面 进一步描述的安装好的屋顶瓦10的互锁性和重叠性，这可能不是必需的。根据本发明的一个实施例，在新屋顶安装过程中，优选地将聚合物粘合剂30涂敷 在屋顶板50第一(下)排屋顶瓦10头部13的上表面的一部分上。参见图4，聚合物粘合 剂30优选以小珠或流形式涂敷在第二排安装好的屋顶瓦10将与第一排重叠的位置上，该 位置优选大致位于瓦片紧固件孔IOa的位置处。应当理解，在整个瓦片宽度上小珠可以是 连续的或断续的。还应当理解，粘合剂不必涂敷到排中的每个屋顶瓦10上，尤其是在屋顶 瓦10包括互锁边缘12和14时。参照图4和5，在聚合物粘合剂30的反应周期期间，将第二排中的屋顶瓦10与接 触各自挂瓦条18的头部凸耳13a和接触聚合物粘合剂30的头部15的下表面放置在一起。 优选安装紧固件16，以将第二排屋顶瓦10的头部13固定到屋顶板50上，并且聚合物粘合 剂30使屋顶瓦10的重叠部分相互粘附。如前所述，应当理解，每个个体屋顶瓦10可用紧 固件16固定到屋顶板50上，或者作为另外一种选择，该排中一部分屋顶瓦10可用紧固件 16 一个一个固定。屋顶瓦10的其他层或排以相似方式放置并固定到屋顶板50上，如图5 所示。本发明也适用于升级或修补屋顶瓦最初仅使用机械紧固件安装的现有瓦屋顶系 统。由于天气模式的变化、对规范风浮力标准的重新分区和/或修正，升级可能是需要的或 期望的。在某些情况下，保险公司可能需要升级或修补现有瓦屋顶系统。在其他情况下，可 能期望通过修补来消除有风情况下的屋顶瓦“颤动”。通常，机械扣紧的屋顶瓦在屋顶系统 的使用过程中会松动。颤动是因风使上排瓦片的前缘部分15从下排的头部13上提升导致 瓦片运动而引起。瓦片在提升并落回到彼此接触的地方时会“颤动”。经过一段时间后，颤 动的瓦片可能在附接处断裂，或者进一步使瓦片的机械紧固松动；从而降低了屋顶系统的 完整性。在本发明的此实施例中，应当理解，可以升级整个屋顶或屋顶的一部分。图6示出 了正在修补和/或升级的现有屋顶系统。优选的是，将(优选手动)瓦片的前缘部分15提5升一小段距离，使得一定量聚合物粘合剂30被涂敷到邻排屋顶瓦的重叠区内的升起的瓦 片10的下方。然后将瓦片的前缘部分15降回到下瓦片的头部13上，并且聚合物粘合剂30 将两者粘附或粘结在一起，从而消除了两者之间的相对运动和颤动。应当理解，在提升该瓦 片的前缘部分15的过程中，可能导致同时提升同一排中多个瓦片的前缘部分15，并且聚合 物粘合剂30可根据需要以连续或间歇的小珠方式形式进行涂敷。在本发明的此实施例中，屋顶瓦10前缘部分15的提升距离优选在6. 4毫米(mm) (0.25英寸)至25mm(1.0英寸)的范围内、更优选在6. 4mm(0. 25英寸)至19mm(0.75英 寸)的范围内、并且最优选为约12. 7mm(0. 50英寸)，并且将粘合剂30涂敷在重叠的屋顶 瓦10之间的间隙内。在一个优选实施例中，粘合剂30通过细柔性管32进行涂敷，该柔性 管优选具有6. 4mm(0. 25英寸)的直径，并被插入重叠的提升屋顶瓦10和下瓦片10之间的 间隙内。在粘合剂的反应周期期间，按回瓦片10，使之相互接触。应当理解，可根据具体情况和所需的结果粘附重叠瓦片的某些部分或全部。如果需要，可在屋顶瓦10的整个宽度上沿连续的线条涂敷聚合物粘合剂30，以在 重叠的屋顶瓦排之间形成防止水进入的连续屏障。或者，可在安装上屋顶瓦10前，将标称 量的聚合物粘合剂30涂敷到下屋顶瓦10的上表面或上屋顶瓦的下表面上。涂敷的聚合物 粘合剂30的量取决于不同的设计准则，该准则包括(但不限于)聚合物粘合剂30的粘结 性、规范风浮力标准和屋顶瓦形状。根据本发明的一个实施例，聚合物粘合剂30可以为发泡或不发泡的聚合物粘合 剂。优选的是，聚合物粘合剂30为多组分液态聚氨酯泡沫。多组分聚氨酯泡沫的显著优点 是，可在屋顶瓦10安装后不久在安装好的屋顶瓦10上行走，而不会影响屋顶瓦10之间的 粘合。本发明的多组分聚氨酯泡沫30的反应周期或生成时间优选为约0. 5至约10分钟， 并且最优选为约1. 5分钟至约4分钟。重要的是，在反应周期期间，适当放置屋顶瓦10，以 实现上屋顶瓦10对下屋顶瓦10的所需粘合。在反应周期期间，液态聚氨酯泡沫30是膨胀 泡沫，该膨胀泡沫会填充空隙和缺陷。由于聚氨酯的粘合性能，所得泡沫为屋顶瓦10之间 提供了极好的粘结性。已经发现的是，如果反应周期小于约0.5分钟，很难在该反应周期内 及时安装好屋顶瓦10。发泡液态聚氨酯30优选为发泡的泡沫。发泡泡沫化学在聚氨酯泡沫领域中是熟 知的。发泡泡沫可通过使用诸如氢化氯氟烃R22(HCFC-R2》、氢化氟烃134A(HFC-134A)、 或氯氟烃R12 (CFC-RU)之类的发泡剂形成。优选的是，发泡泡沫30通过使用氢化发泡剂 HCFC-R22或HFC-134A形成，而不是使用CFC-R12，这是由于据报道CFC-R12对地球臭氧层有毒害效应。优选的是，发泡泡沫30具有与泡沫状剃须膏相似的稠度。发泡泡沫优于其他类型 的泡沫，因为它可整洁且准确地分配，而不会吹到或喷洒到屋顶板50的其他区域或邻近安 装好的屋顶瓦10上。优选的具有剃须膏稠度的液态聚氨酯30在放置到陡斜的坡屋顶上时 不会流动，而仍留在其在屋顶瓦10上的安装位置。这确保了粘合剂粘结会在屋顶瓦10的 合适位置形成。另外，发泡泡沫30—经涂敷会立即膨胀，并在屋顶瓦10的重叠部分之间产 生牢固的粘结。液态聚氨酯30优选具有约0. 016至约0. 13克/立方厘米(约1至约8磅/立方 英尺)的密度。可能有利的是，在仍为屋顶瓦10彼此之间提供极好粘结性的同时，尽可能地减少液态聚氨酯30的密度以使屋顶上的重量最小。已经发现最优选的是具有约0. 024 至约0. 032克/立方厘米(约1. 5至约2磅/立方英尺)的泡沫密度。液态聚氨酯30的 施用量优选为约0. 45至约2. 7千克/分钟(约1至约6磅/分钟)，并且最优选为约0. 9 至约1. 4千克/分钟(约2至约3磅/分钟)。粘合剂30仅在相对重叠的瓦片区域的一部分之间需要，以获得有益效果。对粘合 剂而言，并不意味着或没必要将其“喷洒”在屋顶基材上并将瓦片粘结到屋顶基材上。依照南方建筑规范国际联合会(“SBCCI”)SSTD 11_99进行测试，测定粘土和混凝 土瓦片的抗风性，以确定本发明的有效性。该测试使用高规格瓦片进行，每个瓦片用2. 5厘 米X 5厘米(1英寸X 2英寸)挂瓦条上方的两个螺钉和瓦片重叠处2. 5厘米X 15厘米(1 英寸X6英寸)的聚合物粘合剂小珠安装。聚合物粘合剂可以固化。这是与在瓦片重叠处 没有聚合物粘合剂的相似方式安装的瓦片相比而言的。通过钻穿屋顶瓦的小孔将有眼螺栓 附接到屋顶瓦的中央。将向上的载荷以液压方式横向施加到屋顶瓦上，直至屋顶瓦附接失 效。具有聚合物粘合剂的瓦片获得83牛顿-米(61 ft-lbs)的阻力值。而不具有聚合物 粘合剂的瓦片获得40. 4牛顿-米Sft-Ibs)的阻力值。聚合物粘合剂的加入导致阻力 增大104%。应当理解，本发明包括用聚氨酯泡沫粘结屋顶瓦的方法，并且不应将本发明不当 地局限于用作示意性说明的上述内容。在不脱离本发明真实范围的情况下，本发明的各种 修改和更改对本领域内的技术人员来说将显而易见。
权利要求
1.一种将多排个体屋顶瓦就地安装到坡屋顶上的屋顶基材的方法，所述方法包括以下 步骤将第一排个体屋顶瓦附接到所述屋顶基材上； 将聚合物粘合剂涂敷在第一排屋顶瓦头部的上表面上；将第二排屋顶瓦放在与所述第一排屋顶瓦重叠接触的地方，使得在所述聚合物粘合剂 的反应周期期间，所述第二排屋顶瓦的重叠部分接触所述第一排屋顶瓦上的已涂敷的聚合 物粘合剂；和用机械紧固件将所述第二排屋顶瓦的头部附接到所述屋顶基材上。
2.一种升级瓦屋顶的方法，所述瓦屋顶包括第一排屋顶瓦和第二排屋顶瓦，其中每个 瓦片包括前缘部分和头部，用机械紧固件将所述第二排屋顶瓦中的第一瓦片的头部附接到 屋顶上，并且所述第一瓦片的前缘部分与所述第一排屋顶瓦中的第二瓦片的头部重叠，所 述方法包括以下步骤提升所述第一瓦片的前缘部分；在所述第一瓦片和所述第二瓦片之间的重叠区域内涂敷聚合物粘合剂； 将所述第一瓦片的前缘部分降回到所述第二瓦片的头部上；和 用所述聚合物粘合剂将所述第一瓦片粘附到所述第二瓦片上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述聚合物粘合剂为发泡粘合剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述聚合物粘合剂为发泡液态聚氨酯。
5.根据权利要求4所述的方法，其中发泡液态聚氨酯为发泡泡沫。
6.在具有多排机械扣紧到屋顶基材上的个体重叠屋顶瓦的屋顶系统中，改进之处包括用聚合物粘合剂使所述屋顶瓦的重叠部分彼此粘附。
全文摘要
本发明公开了附接屋顶瓦的方法。所述方法可用于附接新屋顶或升级现有屋顶。所述方法包括使用机械紧固件和聚合物粘合剂，包括发泡粘合剂。
文档编号E04D1/04GK102046898SQ200980119967
公开日2011年5月4日 申请日期2009年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者E·理查德·胡贝尔, 帕特·L·默里, 戴维·H·福克纳, 罗伯特·L·费兰特 申请人:3M创新有限公司
技术领域：
本发明涉及屋顶瓦附接系统以及包括采用聚合物粘合剂和机械紧固件的方法。
背景技术：
屋顶瓦在世界各地被广泛用作坡屋顶板上的屋顶覆盖物。屋顶瓦极其耐用，并为 贴有屋顶瓦的建筑物提供了极好的美学效果和装饰效果。如本文所述的屋顶瓦可由陶瓷材 料制成，也可由砖材、石材、混凝土、粘土或塑料、木材、金属、橡胶或浙青材料制成。使用介于屋顶瓦和屋顶基材(例如屋顶油毡)之间的砂浆或类似粘结剂来安装屋 顶瓦。使用砂浆是一个缓慢的过程，并且劳动强度很大，这是因为通常必须首先在地面的桶 中制备砂浆，然后必须将桶提至屋顶，之后将砂浆涂到屋顶基材上。砂浆给屋顶增加了不必 要的重量。有时，在安装过程中屋顶瓦会因掉落的砂浆桶而损坏。砂浆的安装时间增加了 形成屋顶瓦和屋顶基材之间的粘结所需的时间。在砂浆安装好之前，不应移走安装好的屋 顶瓦，因为屋顶瓦的移动影响粘结性。此外，屋顶瓦和屋顶基材之间的完整粘结强度并不是 非常令人满意。通常，横向施加到屋顶瓦的近似22. 7千克(60磅)的负载将破坏屋顶瓦和 屋顶基材之间的砂浆粘结。在高风荷载条件(例如飓风或龙卷风中经受的状况)下，屋顶 瓦很多情况下会从屋顶结构上脱离。在采用屋顶瓦的、对价格非常敏感的房屋建造市场中，将瓦片附接到屋顶下部结 构的传统方法为采用机械紧固件，通常采用钉子。机械紧固件施用在每个瓦片的头部处，并 且以重叠方式安装瓦片，以有利于覆盖机械紧固件。这种附接方法虽然经济，但是具有缺陷。例如，在有风的情况下，这种附接方法允 许屋顶瓦的“尾部”或前缘提升和/或颤动，从而导致机械紧固件区域损坏。如果情况足够 严重和/或随着时间推移，附接会失效，并且瓦片会被风力吹落。在本领域中，已知聚氨酯粘合剂可用来将屋顶瓦附接到屋顶基材上并且相互附 接。这种粘合剂附接方法主要用于易出现高风现象的区域。已经发现的是，粘合剂附接的 瓦片可比机械紧固件附接的瓦片经受更大的“提升”力，但安装和材料成本更高。由于成本 较高，对房屋价格非常敏感的房屋建造者继续采用机械紧固件来安装瓦片。希望提供用于对价格敏感的房屋建造的屋顶瓦附接系统和方法，与传统的机械紧 固件方法相比，该方法能够经受更大的“提升”力。希望提供用于升级现有屋顶瓦或修补屋 顶瓦安装的屋顶瓦附接系统和方法，以满足当前规范风浮力标准。也希望提供在有风情况 下消除“颤动”的瓦片附接方法。
发明内容
本发明为屋顶瓦附接系统和方法。该屋顶瓦附接系统和方法可用于新屋顶构造和 现有屋顶。该屋顶瓦附接系统和方法非常适用于对价格敏感的房屋建造，并且与附接屋顶 瓦的传统机械紧固件方法相比，该方法能够经受更大的“提升”力。本发明也适用于升级现 有屋顶安装或修补屋顶安装，以满足当前规范风浮力标准。本发明还消除了有风情况下的瓦片“颤动”。
结合附于此的附图，其中类似的数字表示类似的部件，并且其中示出了本发明的 图示实施例，本发明的对象、优点和特征将变得更加显而易见，其中图1为典型屋顶瓦上侧的透视图，该屋顶瓦可用于本发明的屋顶瓦附接系统和方 法；图2为图1中所示典型屋顶瓦的下侧的透视图；图3为坡屋顶板的透视图，该坡屋顶板具有施加到屋顶板的屋顶基材；图4为屋顶组件的一部分的透视图，示出了安装有挂瓦条和屋顶瓦的屋顶板；图5为屋顶系统的一部分的侧视图，其中每上排屋顶瓦重叠在下排屋顶瓦上；图5A为图5的放大部分；并且图6为正在修补和/或升级的现有屋顶系统的一部分的侧视图。
具体实施例方式现在将结合具体附图更详细地描述屋顶瓦附接系统和方法(一般标为100)。图 1和2示出了典型屋顶瓦(一般标为10)的透视图。图1示出了屋顶瓦10的上侧，图2示 出了屋顶瓦10的下侧。图1和图2中示出的屋顶瓦10可从Monier-Raymond公司(现为 MonierLifetile LLC)商购获得。应当理解，本发明并不局限于附图中示出的屋顶瓦设计， 而是同样适用于本领域内技术人员熟知的多种其他形状和类型的屋顶瓦。例如，除了其他 的式样外，平坦的屋顶瓦和反向弯曲的屋顶瓦也可用于本发明的系统和方法。通常，屋顶瓦 10由胶结材料或粘土材料制成。还应当了解，本发明的系统和方法并不局限于粘土或胶结 屋顶瓦10，而是还适用于由其他材料制成的屋顶瓦10，这些材料包括(但不限于)砖材、石 材、含铁的材料、塑料、木材、橡胶、或浙青材料。如图1和2所示，屋顶瓦10通常包括分别处于屋顶瓦10的第一和第二纵向边缘 12和14的互锁连接，以另外形成水封。第一屋顶瓦10的第二边缘14与如图4所示相邻第 二屋顶瓦10的第一边缘12配合。屋顶瓦10的这类互锁连接为本领域所熟知。如图1和2 所示的屋顶瓦10包括头部13和前缘部分15。优选的是，头部13包括位于屋顶瓦10下侧 上的一个或多个头部凸耳13a，其原因解释如下。前缘部分15的下侧可包括位于屋顶瓦10 下侧上的一个或多个前缘凸耳15a。通常，在安装屋顶瓦10时，前缘凸耳1 与下侧安装的 屋顶瓦重叠，以形成天气屏障，该天气屏障有助于阻止风、雨等在两者之间自由通行。通常， 屋顶瓦10包括位于头部13处的至少一个瓦片紧固件孔10a，如图1和2所示。屋顶瓦10通常安装在如图3所示的坡屋顶板上(一般标为50)。屋顶板50包括 板材料52，通常为钉在或粘在屋顶框架构件M上的胶合板。屋顶框架构件M通常为中心 间距为61厘米或41厘米04英存或16英寸)的桁架拱。板材料52通常为1. 2米X2. 4 米G英尺X8英尺)的面板或片材。板材料52的面板以端对端和边对边的方式设置。还 应当理解，屋顶板50可以选择性地由混凝土、金属或其他材料构造而成。优选的是，将形成防水涂层的屋顶基材20施用到并优选地粘结到板材料52的上 表面。屋顶基材20可以是常用于屋顶行业的屋顶油毡。屋顶油毡是成卷制品膜(图3)，该成卷制品膜通常用机械紧固件(例如钉子)固定到板材料52上和/或用例如焦油或浙青 粘结到板材料上。屋顶油毡通常沿屋顶的长度铺设，其中相邻排油毡与前排油毡的边缘重 叠。屋顶基材20阻止雨和水分接触并通过坡屋顶板50。应当理解，在某些情况下，屋顶基 材20可能不是本发明所需要或必需的。参见图4，在高风地区，瓦片通常被直接安装到屋顶板上，而不使用挂瓦条。使用 挂瓦条时，优选用钉子将挂瓦条18固定到板材料52上。挂瓦条18可以为木制、金属或其 他例如为本领域内技术人员所熟知的构造材料。通常，挂瓦条18固定到与桁架拱M垂直 的屋顶板50上。优选的是，挂瓦条18具有介于5至15厘米O至6英寸)之间的均勻宽 度和大约2. 5厘米(1英寸)的厚度。挂瓦条18之间的间距取决于所选屋顶瓦10的尺寸。 应当理解，在某些情况下，挂瓦条18可能不是本发明所需要或必需的。参见图4，屋顶瓦10沿着屋顶的下边缘开始成排放置。屋顶瓦10的下排优选地 放置在下挂瓦条18上，使得屋顶瓦10的头部凸耳13a接触挂瓦条18 (参见图5)，并且屋 顶瓦10优选地与如图4所示的相邻屋顶瓦互锁。屋顶瓦10的头部13优选地通过将紧固 件16 (例如钉子或螺丝钉)穿过瓦片紧固件孔IOa插入挂瓦条18和/或板材料52中来固 定。应当理解，可用紧固件16将每个个体屋顶瓦10固定到屋顶板50上；然而，由于如下面 进一步描述的安装好的屋顶瓦10的互锁性和重叠性，这可能不是必需的。根据本发明的一个实施例，在新屋顶安装过程中，优选地将聚合物粘合剂30涂敷 在屋顶板50第一(下)排屋顶瓦10头部13的上表面的一部分上。参见图4，聚合物粘合 剂30优选以小珠或流形式涂敷在第二排安装好的屋顶瓦10将与第一排重叠的位置上，该 位置优选大致位于瓦片紧固件孔IOa的位置处。应当理解，在整个瓦片宽度上小珠可以是 连续的或断续的。还应当理解，粘合剂不必涂敷到排中的每个屋顶瓦10上，尤其是在屋顶 瓦10包括互锁边缘12和14时。参照图4和5，在聚合物粘合剂30的反应周期期间，将第二排中的屋顶瓦10与接 触各自挂瓦条18的头部凸耳13a和接触聚合物粘合剂30的头部15的下表面放置在一起。 优选安装紧固件16，以将第二排屋顶瓦10的头部13固定到屋顶板50上，并且聚合物粘合 剂30使屋顶瓦10的重叠部分相互粘附。如前所述，应当理解，每个个体屋顶瓦10可用紧 固件16固定到屋顶板50上，或者作为另外一种选择，该排中一部分屋顶瓦10可用紧固件 16 一个一个固定。屋顶瓦10的其他层或排以相似方式放置并固定到屋顶板50上，如图5 所示。本发明也适用于升级或修补屋顶瓦最初仅使用机械紧固件安装的现有瓦屋顶系 统。由于天气模式的变化、对规范风浮力标准的重新分区和/或修正，升级可能是需要的或 期望的。在某些情况下，保险公司可能需要升级或修补现有瓦屋顶系统。在其他情况下，可 能期望通过修补来消除有风情况下的屋顶瓦“颤动”。通常，机械扣紧的屋顶瓦在屋顶系统 的使用过程中会松动。颤动是因风使上排瓦片的前缘部分15从下排的头部13上提升导致 瓦片运动而引起。瓦片在提升并落回到彼此接触的地方时会“颤动”。经过一段时间后，颤 动的瓦片可能在附接处断裂，或者进一步使瓦片的机械紧固松动；从而降低了屋顶系统的 完整性。在本发明的此实施例中，应当理解，可以升级整个屋顶或屋顶的一部分。图6示出 了正在修补和/或升级的现有屋顶系统。优选的是，将(优选手动)瓦片的前缘部分15提5升一小段距离，使得一定量聚合物粘合剂30被涂敷到邻排屋顶瓦的重叠区内的升起的瓦 片10的下方。然后将瓦片的前缘部分15降回到下瓦片的头部13上，并且聚合物粘合剂30 将两者粘附或粘结在一起，从而消除了两者之间的相对运动和颤动。应当理解，在提升该瓦 片的前缘部分15的过程中，可能导致同时提升同一排中多个瓦片的前缘部分15，并且聚合 物粘合剂30可根据需要以连续或间歇的小珠方式形式进行涂敷。在本发明的此实施例中，屋顶瓦10前缘部分15的提升距离优选在6. 4毫米(mm) (0.25英寸)至25mm(1.0英寸)的范围内、更优选在6. 4mm(0. 25英寸)至19mm(0.75英 寸)的范围内、并且最优选为约12. 7mm(0. 50英寸)，并且将粘合剂30涂敷在重叠的屋顶 瓦10之间的间隙内。在一个优选实施例中，粘合剂30通过细柔性管32进行涂敷，该柔性 管优选具有6. 4mm(0. 25英寸)的直径，并被插入重叠的提升屋顶瓦10和下瓦片10之间的 间隙内。在粘合剂的反应周期期间，按回瓦片10，使之相互接触。应当理解，可根据具体情况和所需的结果粘附重叠瓦片的某些部分或全部。如果需要，可在屋顶瓦10的整个宽度上沿连续的线条涂敷聚合物粘合剂30，以在 重叠的屋顶瓦排之间形成防止水进入的连续屏障。或者，可在安装上屋顶瓦10前，将标称 量的聚合物粘合剂30涂敷到下屋顶瓦10的上表面或上屋顶瓦的下表面上。涂敷的聚合物 粘合剂30的量取决于不同的设计准则，该准则包括(但不限于)聚合物粘合剂30的粘结 性、规范风浮力标准和屋顶瓦形状。根据本发明的一个实施例，聚合物粘合剂30可以为发泡或不发泡的聚合物粘合 剂。优选的是，聚合物粘合剂30为多组分液态聚氨酯泡沫。多组分聚氨酯泡沫的显著优点 是，可在屋顶瓦10安装后不久在安装好的屋顶瓦10上行走，而不会影响屋顶瓦10之间的 粘合。本发明的多组分聚氨酯泡沫30的反应周期或生成时间优选为约0. 5至约10分钟， 并且最优选为约1. 5分钟至约4分钟。重要的是，在反应周期期间，适当放置屋顶瓦10，以 实现上屋顶瓦10对下屋顶瓦10的所需粘合。在反应周期期间，液态聚氨酯泡沫30是膨胀 泡沫，该膨胀泡沫会填充空隙和缺陷。由于聚氨酯的粘合性能，所得泡沫为屋顶瓦10之间 提供了极好的粘结性。已经发现的是，如果反应周期小于约0.5分钟，很难在该反应周期内 及时安装好屋顶瓦10。发泡液态聚氨酯30优选为发泡的泡沫。发泡泡沫化学在聚氨酯泡沫领域中是熟 知的。发泡泡沫可通过使用诸如氢化氯氟烃R22(HCFC-R2》、氢化氟烃134A(HFC-134A)、 或氯氟烃R12 (CFC-RU)之类的发泡剂形成。优选的是，发泡泡沫30通过使用氢化发泡剂 HCFC-R22或HFC-134A形成，而不是使用CFC-R12，这是由于据报道CFC-R12对地球臭氧层有毒害效应。优选的是，发泡泡沫30具有与泡沫状剃须膏相似的稠度。发泡泡沫优于其他类型 的泡沫，因为它可整洁且准确地分配，而不会吹到或喷洒到屋顶板50的其他区域或邻近安 装好的屋顶瓦10上。优选的具有剃须膏稠度的液态聚氨酯30在放置到陡斜的坡屋顶上时 不会流动，而仍留在其在屋顶瓦10上的安装位置。这确保了粘合剂粘结会在屋顶瓦10的 合适位置形成。另外，发泡泡沫30—经涂敷会立即膨胀，并在屋顶瓦10的重叠部分之间产 生牢固的粘结。液态聚氨酯30优选具有约0. 016至约0. 13克/立方厘米(约1至约8磅/立方 英尺)的密度。可能有利的是，在仍为屋顶瓦10彼此之间提供极好粘结性的同时，尽可能地减少液态聚氨酯30的密度以使屋顶上的重量最小。已经发现最优选的是具有约0. 024 至约0. 032克/立方厘米(约1. 5至约2磅/立方英尺)的泡沫密度。液态聚氨酯30的 施用量优选为约0. 45至约2. 7千克/分钟(约1至约6磅/分钟)，并且最优选为约0. 9 至约1. 4千克/分钟(约2至约3磅/分钟)。粘合剂30仅在相对重叠的瓦片区域的一部分之间需要，以获得有益效果。对粘合 剂而言，并不意味着或没必要将其“喷洒”在屋顶基材上并将瓦片粘结到屋顶基材上。依照南方建筑规范国际联合会(“SBCCI”)SSTD 11_99进行测试，测定粘土和混凝 土瓦片的抗风性，以确定本发明的有效性。该测试使用高规格瓦片进行，每个瓦片用2. 5厘 米X 5厘米(1英寸X 2英寸)挂瓦条上方的两个螺钉和瓦片重叠处2. 5厘米X 15厘米(1 英寸X6英寸)的聚合物粘合剂小珠安装。聚合物粘合剂可以固化。这是与在瓦片重叠处 没有聚合物粘合剂的相似方式安装的瓦片相比而言的。通过钻穿屋顶瓦的小孔将有眼螺栓 附接到屋顶瓦的中央。将向上的载荷以液压方式横向施加到屋顶瓦上，直至屋顶瓦附接失 效。具有聚合物粘合剂的瓦片获得83牛顿-米(61 ft-lbs)的阻力值。而不具有聚合物 粘合剂的瓦片获得40. 4牛顿-米Sft-Ibs)的阻力值。聚合物粘合剂的加入导致阻力 增大104%。应当理解，本发明包括用聚氨酯泡沫粘结屋顶瓦的方法，并且不应将本发明不当 地局限于用作示意性说明的上述内容。在不脱离本发明真实范围的情况下，本发明的各种 修改和更改对本领域内的技术人员来说将显而易见。
权利要求
1.一种将多排个体屋顶瓦就地安装到坡屋顶上的屋顶基材的方法，所述方法包括以下 步骤将第一排个体屋顶瓦附接到所述屋顶基材上； 将聚合物粘合剂涂敷在第一排屋顶瓦头部的上表面上；将第二排屋顶瓦放在与所述第一排屋顶瓦重叠接触的地方，使得在所述聚合物粘合剂 的反应周期期间，所述第二排屋顶瓦的重叠部分接触所述第一排屋顶瓦上的已涂敷的聚合 物粘合剂；和用机械紧固件将所述第二排屋顶瓦的头部附接到所述屋顶基材上。
2.一种升级瓦屋顶的方法，所述瓦屋顶包括第一排屋顶瓦和第二排屋顶瓦，其中每个 瓦片包括前缘部分和头部，用机械紧固件将所述第二排屋顶瓦中的第一瓦片的头部附接到 屋顶上，并且所述第一瓦片的前缘部分与所述第一排屋顶瓦中的第二瓦片的头部重叠，所 述方法包括以下步骤提升所述第一瓦片的前缘部分；在所述第一瓦片和所述第二瓦片之间的重叠区域内涂敷聚合物粘合剂； 将所述第一瓦片的前缘部分降回到所述第二瓦片的头部上；和 用所述聚合物粘合剂将所述第一瓦片粘附到所述第二瓦片上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述聚合物粘合剂为发泡粘合剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述聚合物粘合剂为发泡液态聚氨酯。
5.根据权利要求4所述的方法，其中发泡液态聚氨酯为发泡泡沫。
6.在具有多排机械扣紧到屋顶基材上的个体重叠屋顶瓦的屋顶系统中，改进之处包括用聚合物粘合剂使所述屋顶瓦的重叠部分彼此粘附。
全文摘要
本发明公开了附接屋顶瓦的方法。所述方法可用于附接新屋顶或升级现有屋顶。所述方法包括使用机械紧固件和聚合物粘合剂，包括发泡粘合剂。
文档编号E04D1/04GK102046898SQ200980119967
公开日2011年5月4日 申请日期2009年6月2日 优先权日2008年6月2日
发明者E·理查德·胡贝尔, 帕特·L·默里, 戴维·H·福克纳, 罗伯特·L·费兰特 申请人:3M创新有限公司
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0访客 来自[北京市移动] 2018年05月14日 07:29玻璃瓦屋顶漏雨怎么修
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