способ изготовления комбинированных декоративно-армированных светопрозрачных оболочек отрицательной кривизны

Формула изобретения

Способ изготовления светопрозрачных комбинированных декоративно-армированных оболочек отрицательной кривизны, включающий укладку и закрепление на пространственном каркасе двух листов ориентированного термопласта, нагрев их до температуры высокоэластического состояния и последующего охлаждения, отличающийся тем, что и сверху и снизу укладывают светопрозрачные листы термопласта, а между ними декоративно-армированную сеть, в частности, полимерную декоративную пленку или сеть, тонкую металлическую арматуру.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и архитектуры, а именно к разработке и применению декоративных светопрозрачных полимерных строительных конструкций в виде оболочек отрицательной кривизны.

Данные оболочки могут быть применены в качестве горизонтальных (светопрозрачные крыши), вертикальных (обычное остекление), наклонных (теплицы, оранжереи), ограждающих конструкций, а также для устройства подвесных потолков, декоративных элементов интерьера, в том числе в качестве наружных и внутренних (в помещении) рекламных установок. Из данных оболочек возможно формирование прямоугольных, арочных навесов, цилиндрических большепролетных оболочек, а также купольных строительных конструкций.

В последнее время в России и за рубежом выпускается целый класс плоских прямоугольных трехслойных пластмассовых панелей, состоящих из двух стеклопластиковых обшивок (наружного и внутреннего) и промежуточного утепляющего слоя из непрозрачного пенопласта.

Недостаток таких панелей - низкие архитектурно-композиционные и декоративные возможности ввиду ограниченности собираемых форм: только прямоугольные параллелепипеды, а также отсутствие светопрозрачности [Г.Рюле. Пространственные покрытия. Пер. с нем. М.: СИ, 1974, т.2, с.191-201].

Известен светопрозрачный сферический купол над плавательным бассейном (США, Вашингтон), смонтированный из акриловых (оргстекло) двухслойных панелей различных типоразмеров, где утеплителем служит воздушный промежуток между листами оргстекла. [Клятис Г.Я. Современное состояние и перспективы развития строительных конструкций за рубежом. М.: ЦИНИС Госстроя СССР, 1969, с.211-212, рис.161].

Недостаток такой конструкции - воздушный промежуток имеет высоту 15-20 см, что намного увеличивает строительную высоту оболочки, а также требование герметичности.

Во Франции построен жилой дом в форме эллипсоида, собранный из трехслойных панелей: средний слой - пенополиуретан, обшивки - полиэфирный стеклопластик [Клятис. - с.217-218, рис.166].

Недостаток такой конструкции - отсутствие освещения - установлены оконные проемы из обычного стекла.

Имеется патент РФ №1823910 от 23.06.1993 года «Арочное светопрозрачное сооружение», где между двумя слоями тентового ограждения, снабженными сетями, размещена дополнительная эластичная утепляющая сеть из пенополиуретана.

Недостаток в этой конструкции состоит в необходимости установки двух несущих предварительно скроенных сетей, что требует дополнительных трудовых затрат.

Существует по данному вопросу известное решение по патенту РФ №2034971 от 10.05.1995 года «Утепленное светопрозрачное ограждение». По данному патенту между двумя слоями светопрозрачного ограждения расположены термочувствительные элементы, выполненные из сплава с «эффектом памяти формы», работающие в области отрицательных температур. Утепленное светопрозрачное покрытие меняет свою толщину в зависимости от изменения наружной температуры окружающей среды воздуха. При понижении температуры воздушной среды утепляющий слой увеличивается, и наоборот.

Недостаток такой конструкции - наличие различных термочувствительных элементов, настроенных на различные отрицательные температуры, при отказе хотя бы одного элемента геометрия оболочки меняется в сторону ухудшения несущих свойств - в случае пленочного покрытия - возможность появления снеговых мешков, в случае листовых материалов - раскрытие швов или появление трещин. Другим недостатком является дороговизна сплавов «с эффектом памяти формы».

Наиболее близким к заявленному решению является изобретение по патенту РФ №2255864, Способ изготовления ребристых оболочек отрицательной кривизны (МПК В29С 51/02, 61/10). По данному патенту два листа термопласта (ориентированный и неориентированный) укладывают на пространственный каркас, нагревают до температуры высокоэластического состояния обоих, а затем охлаждают. В результате обе оболочки приобретают отрицательную кривизну, а нижняя из неориентированного листа оребривается.

Изобретение направлено на изготовление декоративно-армированных светопрозрачных оболочек отрицательной кривизны.

Результат достигается тем, что в способе для изготовления светопрозрачных декоративно-армированных оболочек отрицательной кривизны, включающем укладку и закрепление на пространственном каркасе двух листов ориентированного термопласта, нагрев их до температуры высокоэластического состояния и последующего охлаждения, в отличие от прототипа, и сверху, и снизу укладывают светопрозрачные листы ориентированного термопласта, а между ними декоративно-армированную сеть (полимерную, металлическую и т.д.) или декоративную прозрачную ткань.

Листы ориентированного светопрозрачного термопласта могут быть изготовлены из полиэтилена (ПЭ), поливинилхлорида (ПВХ), оргстекла (ПММА), поликарбоната (ПК), ПТФЭ и других ориентированных термопластичных полимеров. Для удобства и одновременности переработки полимерные пары должны быть односортные, например, ПВХ-ПВХ.

Обработку полимерной пары вместе с декоративно-армированной сетью (полимерной, металлической и т.д.) или декоративной прозрачной тканью необходимо производить до достижения высокоэластического состояния обоих полимеров, например, для пары ПММА-ПММА - 110-150°С. Для остальных пар термопластов необходимо подбирать по таблицам термомеханических кривых согласно действующим нормативам.

Время обработки - 1-5 минут, в зависимости от толщины исходного полимера.

Изобретение поясняется чертежами, где на фигурах 1, 2, 3 и 4 показаны этапы изготовления декоративно-армированных оболочек отрицательной кривизны. На фиг.1 показаны листы ориентированного термопласта (1, 3) и декоративно-армирующий элемент 2, предварительно изогнутые по проекту - контурный каркас 4 (в данном случае - две вертикальные арки, соединенные в общий каркас). На фиг.2 показано сечение 1-1 до совместного нагрева: 1, 3 - ориентированные или термоусадочные листы термопласта (в данном случае - двухосноориентированный ПТФЭ), 2 - декоративно-армирующий элемент - в данном случае полимерная сеть или пленка.

На фиг.3 показано то же сечение 1-1 после нагрева и достижения ориентированными термопластами (1, 3) высокоэластического состояния. Под действием усадочных напряжений полимерная сеть также деформируется. На фиг.4 показана светопрозрачная комбинированная декоративно-армированная оболочка отрицательной кривизны, состоящая из верхнего 1 и нижнего 3 слоев, с промежуточным декоративным 2.

Способ изготовления светопрозрачной декоративно-армированной оболочки отрицательной кривизны из ориентированных термопластов и арматуры реализуется по следующей технологической схеме:

- слегка подогретым двум листам термопласта 1 и 3 придают форму одинарной кривизны (в данном случае) - для удобства укладки на контурный каркас 4;

- оба листа термопласта 1, 3 с армирующим декоративным элементом 3 между ними надежно закрепляют к контурному каркасу 4 с помощью болтовых соединений или струбцин 5 (фиг.2, 3);

- всю конструкцию (фиг.2) с уложенными листами термопласта и декоративно-армирующим элементом подвергают нагреву в специальной камере (на чертежах не показана) до достижения термопластами (1, 3) высокоэластического состояния;

- после охлаждения и снятия с контурного каркаса и соответствующей обработки кромок комбинированная светопрозрачная декоративно-армированная оболочка готова для укладки в соответствующую раму для использования в производстве.

Технико-экономические преимущества предлагаемого изобретения состоят в следующем:

- прочность и устойчивость двухслойной оболочки со средним декоративно-армирующим элементом намного выше, чем у одно- и двухслойных (порядка 15-30%, соответственно), особенно при применении металлической декоративной арматуры;

- из-за высокой прочности открывается возможность применения для наружных горизонтальных конструкций в виде светопрозрачных несущих крыш, что актуально для средних полос с обильными снегами в России и в мире (в частности, в Канаде и Скандинавии);

- возможность создания различных художественных композиций за счет применения декоративно-армирующего элемента из металлических сетей, тканей и синтетических пленок, а также возможность изготовления тематических панно подвесных потолков, вертикальных стеновых конструкций, эстрад всевозможных современных шоу, сцен театров, реклам на улицах и в интерьере;