Сэндвич панели - производство, технология, строительство

С давнего времени строители и проектировщики задумывались над созданием простого, но высокоэффективного теплоизолирующего материала, способного в кратчайшие сроки помочь создавать новые складские и торговые площади, возводить спортивно-развлекательные сооружения.

Строительство ангаров, складов для хранения как военных, так и гражданских грузов, цехов, производственных площадок в основном производилось из профилированного оцинкованного и не- оцинкованного металла. Приходится признать, что достаточно часто они не имели высокоэстетичного вида, правда, от них этого и не требовалось. Утепление производилось различными материалами как на пенополиуретановой, так и на пенополистирольной основе. В случаях, когда требовалось соблюдать противопожарные нормы, использовались минеральные наполнители в виде матов. В настоящее время благодаря унификации данная система стала более стандартизирована и достаточно широко распространена при реконструкции и новом промышленном и гражданском строительстве. Но прогресс не стоит на месте, и в настоящее время, все большее место на рынке сухого и быстрого строительства занимают сэндвич-панели.

Cегодня предлагаю поговорить о так называемых "сэндвич-панелях". Почему такое интересное и оригинальное название и что это за материал? Сэндвич, как всем известно, это американский бутерброд, неотъемлемая часть которого - наличие надвое разрезанного хлеба или булки и внутреннего слоя всего, что только взбредет в голову. Трехслойные панели типа "сэндвич" - это, оказывается, не такое вкусное, как бутерброд, но зато очень прочный модульный строительный материал, который обычно используют для построения внешних и внутренних стен зданий, потолочных и кровельных перекрытий.

Главное достоинство таких панелей в том, что они обладают высокими теплоизоляционными свойствами и тем самым делают возможным значительное уменьшение толщины стен и перегородок при строительстве, увеличивая этим полезную площадь здания. Они почти ничего не весят, и поэтому монтаж не занимает много времени и не требует сверхсилы.

Сэндвич панели состоят из облицовки (она может быть совершенно разная, но самая популярная - два стальных профилированных листа, оцинкованных или окрашенных) и из теплоизоляционного слоя из минераловатного утеплителя либо пенополистирола.

Облицовочные слои:

• - декоративный трудно горючий бумажно-слоистый пластик типа "Манминит"
• - плиты древесноволокнистые, трудно горючие
• - сталь тонколистовая оцинкованная стальной лист с полимерным покрытием (Polyester, Plastizol, PVF, Pural)
• - полосы из оцинкованной стали
• - алюминиевые листы
• - фанера
• - лист нержавеющей стали.

В качестве утеплителя могут применяться абсолютно разные материалы : минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан. В последнее время иностранные фирмы чаще всего применяют в своем производстве материалы из пенополистирола. Это самозатухающий вспененный материал, при производстве которого используется сырье с антипиренами, что делает пенополистирол трудносгораемым материалом.

Существует несколько способов производства "сэндвич-панелей":

• - Автоматические линии (поточный тип)
• - Ручная сборка
• - Вспенивание наполнителя между двух листов облицовки (только с пенополиуретановым утеплителем)

"Сэндвич-панели" в последнее время относительно подешевели и вместе с тем стали широко распространенным строительным материалом. Уж очень у него много преимуществ перед остальными возможными материалами для укладки стен или большой мебели. Обычно сэндвичи предназначаются для изготовления:

• - деталей интерьера и экспликации жилых, офисных, торговых и других помещений
• - деталей интерьера пассажирских вагонов
• - мебели
• - кузовов транспортных средств
• - изотермических и рефрижераторных контейнеров морозильных и холодильных камер ограждения
• - легких металлических конструкций (торговые павильоны, склады, ангары, временные жилые помещения).

Данная технология пришла к нам из-за рубежа, как и многое новое, и представляет более чем 50-летний отечественный опыт применения. В Советском Союзе благодаря плановой экономике была разработана целая система производства и монтажа панелей, которые мы будем условно называть «сэндвич». На всей территории СССР были построены унифицированные типовые заводы по производству металлических конструкций и панелей, послуживших прообразом ныне существующих сэндвичей. Также производились панели и с наполнителями из минеральной ваты. Конструкции были достаточно громоздки, собирались при помощи уголков и саморезов, для их установки и монтажа требовались большегрузные краны. Мысль о создании бескаркасной технологии сэндвич-панели, конечно, приходила в голову, но, во-первых, не было хорошего минераловатного сырья, во-вторых, не было специальных клеев для приклеивания ваты к металлу, а самое главное технологии.

Но, как это часто бывает мы не сумели создать более-менее простой теплоизолирующий «удобоваримый» продукт. Ведь сэндвич — это банальный «бутерброд». Хотя приходится признать, что даже в отсутствие эксплуатации, здания, построенные еще в советское время из тех старых панелей, все еще достаточно крепки. Из своей практики могу сказать, что при демонтаже старых ограждающих конструкций порядка 50% имеют еще вполне достойный вид, что связано прежде всего с достаточно большой толщиной используемого металла и применением импортных пенополиуретанов.

С приходом на наш рынок зарубежных строителей мы увидели как должна выглядеть настоящая сэндвич-панель. Постоянное присутствие на нашем рынке финских строительных компаний и территориальная близость Финляндии сделали свое дело. На наш рынок стали ввозиться финские сэндвич панели таких известных производителей, как Ruukki (ранее Rannila) и Paroc. Причем некоторые наши застройщики до сих пор предпочитают покупать именно у них, несмотря на то, что в нашей стране появилось достаточно много своих производителей. Если в течение последних 5 лет их было порядка пяти, то за последний год их количество выросло до 10. Здесь и старожилы рынка на Северо-Западе («Нордпрофиль», «Сройпанель», «Пулково» (в прошлом «Петропанель»), «Слотекс», «Лиссант») и новички («Армакс», «Виктория», «МакТермик», «Термопанель», «Омегапрофиль» (г. Гатчина), «Техстроймаш» (г. Тихвин)). По России работают, например, «Минеральная вата» (Московская обл.), «ТехноИзол» (г. Первоуральск), «Электрощит» (г. Самара), Кузнецкий завод легких конструкций (г. Кузнецк).

Зарубежный опыт показывает, что применение сэндвич-панелей в строительстве новых объектов и реконструкции уже существующих дает значительный экономический эффект по сравнению с другими традиционными материалами. Поэтому инвесторы справедливо считают, что открытие новых производственных площадей и строительство новых промышленных и терминальных мощностей даст возможность быстро окупить деньги, вложенные в производство сэндвич-панелей.

Современные бескаркасные трехслойные сэндвич-панели находят самое широкое применение в современном промышленном и гражданском строительстве. Сейчас трудно найти в стране торговый комплекс, где не использовалась бы сэндвич панель. Высокие тепло- и шумоизоляционные характеристики, огнестойкость, достаточная прочность, простота и надежность монтажа на несущие каркасы из любого материала, антикоррозионные и гигиенические свойства покрытий наружной обшивки и их эстетические качества дают возможность применения сэндвич-панелей в возведении самых разнообразных сооружений.

В сочетании с высоковолновым профнастилом сэндвич-панели могут использоваться как самонесущий, кровельный материал, удобный в монтаже и эксплуатации. Благодаря применению в качестве утеплителя полиуретана (пенополиуретана) отвечает современным требованиям в изготовлении холодильных и морозильных камер любого назначения.

Структура стеновых сэндвич-панелей

1. Оцинкованная тонколистовая сталь с многослойной отделкой и полимерным покрытием
2. Двухкомпонентный синтетический клей на полиуритановой основе.
3. Конструкционные ламели минеральной ваты на основе базальтового волокна.
4. Лабиринтное замковое соединение.

Структура кровельных сэндвич-панелей

1. Оцинкованная тонколистовая сталь с многослойной отделкой и полимерным покрытием
2. Двухкомпонентный синтетический клей на полиуритановой основе.
3. Конструкционные ламели минеральной ваты на основе базальтового волокна.
4. Лабиринтное замковое соединение типа.
5. Трапецевидная ламель из минеральной ваты на основе базальтового волокна.

У сэндвич-панелей есть множество преимуществ:

• - по своим теплофизическим характеристикам сэндвич-панели до 10 раз превосходят традиционные строительные материалы;
• - скорость возведения сооружений с использованием сэндвич-панелей до 80 раз выше, чем при строительстве, например, из кирпича;
• - высокая огнестойкость утеплителя из минеральной ваты позволяет применять панели в качестве наружных ограждающих конструкций и противопожарных перегородок;
• - благодаря малой массе сэндвич-панели практически не передают нагрузку на несущие элементы и фундамент, тем самым позволяя уменьшить до минимума металлоемкость конструкции и снизить материальные затраты;
• - соответствие санитарным и экологическим нормам, совместимость с технологиями пищевой промышленности;
• - удобство и низкие по сравнению с традиционными материалами затраты на транспортировку;
• - устойчивость к агрессивным средам;
• - идеальная поверхность панелей не требует затрат на дополнительную отделку;
• - относительно высокий уровень звукопоглощения;
• - возможность использования уже установленных панелей при модернизации объекта, и легкая замена панелей, поврежденных в процессе эксплуатации;
• - возможность создания легких мобильных и сборно-разборных сооружений.

Физико-механические параметры утеплителей

Как уже и говорилось ранее, основными утеплителями являются минеральная вата и пенополиуретан. В таблице 2 показаны основные характеристики на примере торговой марки Rockwool.

Таблица 1

В случае с пенополиуретаном в качестве теплоизолирующего материала в панелях используется заливочный полиуретан (ТДИ 80/20 и ТДИ 65/35), сертификат соответствия № РОСС FR. CH 01. С 03234.

Таблица 2

Акустические параметры панелей

Стены из панелей могут применяться в зданиях, для которых требования в области звукоизоляции не превышают параметров, приведенных в таблице 1, или в объектах, к которым не предъявляются требования относительно звукоизоляции. Реверберационный коэффициент звукопоглощения промышленного здания для диапазона частот 100–5 000 Гц составляет а в сред. = 0,1.

Основные виды панелей

В качестве утеплителя в сэндвич-панелях используется: пенополистирол, пенополиуретан, базальтовое волокно (минвата). Важной характеристикой для сэндвич панелей является коэффициент теплопроводности утеплителя. Чем меньше его значение, тем лучше держит тепло данный утеплитель.

Основные характеристики утеплителей

1. Коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м•К) [ккал/(м•ч•С)] не более 0,046 (0,04) зависимости от типа панелей
2. Масса 1 м2 сэндвич-панели, в среднем 20,8кг (толщина 100мм).
3. Горючесть утеплителя: Пенополистирол - 0,039 9,94 Г1 (самозатухающий), Пенополиуретан - 0,028 18,36 сгораемый, Базальтовое волокно - 0,05 19,0 НГ (не горючий). Из вышеуказанного следует: Пенополистирольный утеплитель по теплосбережению несколько уступает утеплителю из пенополиуретана, но в связи с тем, что является слабогорючим материалом, имеет более широкую область применения. Может использоваться в зданиях с более высокими требованиями к пожарной безопасности.

Сэндвич-панели на основе утеплителя из пенополиизоцианурата

Сэндвич-панели с наполнителем из пенополиизоцианурата (PIR) – более выгодная альтернатива минераловатным, базальтовым сэндвич панелям, которые на сегодняшний день широко применяются как негорючие ограждающие конструкции. Данные панели предназначены для ограждающих несущих конструкций при строительстве зданий и сооружений различного назначения, т.е. приходящих на замену широко распространенных ныне утеплителей из бальзатов и прочих стекловолокнистых веществ. На сегодняшний день есть только одно препятствие для широкого применения панелей PIR – это незнание об их существовании. Преимущества сэндвич-панелей с наполнителем из пенополиизоцианурата над сэндвич-панелями с базальтовым наполнителем приведены на этой страничке.

Сэндвич-панели на основе утеплителя из пенополистирола

Преимуществом сэндвич-панелей с пенополистиролом является их малый вес, что уменьшает нагрузку на несущие конструкции здания. Все материалы для изготовления сэндвич-панелей с утеплителем из пенополистирола прошли гигиенический контроль. Сэндвич-панели с утеплителем из пенополистирола идеально подходят для строительства объектов производственного назначения, в том числе для объектов холодильной промышленности. Сэндвич-панели с пенополистирольным утеплителем изготавливаются окрашенными с двух сторон. Толщина оцинкованного листа облицовки панели 0,5-0,6мм.

Сэндвич панели на основе утеплителя из пенополиуретана

Обладают самыми лучшими характеристиками по теплосбережению. Сэндвич-панели с этим утеплителем рекомендуется использовать для стеновых ограждений и кровельных покрытий складских и производственных зданий. Сэндвич панели с пенополиуретановым утеплителем могут изготавливаться оцинкованными и окрашенными с одной или двух сторон. Толщина оцинкованного листа облицовки панели 0,6-0,7мм, с чем связан довольно высокий вес - 1м2 данного вида панелей.

Сэндвич панели на основе базальтового утеплителя

Сэндвич-панель с базальтовым утеплителем не горит и удовлетворяет самым жестким требованиям пожарной безопасности. Соответствуют санитарным и экологическим нормам, включая нормы жилищного строительства. Совместимы с технологиями пищевой промышленности. Сэндвич панели с базальтовым утеплителем изготавливаются окрашенными с двух сторон. Толщина оцинкованного листа облицовки панели 0,5-0,6мм.

Стандартная сэндвич-панель с утеплителем на основе минеральной ваты

Стандартная сэндвич панель с утеплителем на основе минеральной ваты является типовой и с незначительными отклонениями и вариациями может быть условно принята для любого производителя. По крайней мере она достаточно наглядна и дает возможность любому понять, что собой представляет современная сэндвич-панель. В качестве основных несущих элементов сэндвич-панели используется оцинкованный лист. Он может быть как с покрытием, так и без него. Благодаря современным технологиям в настоящее время мы располагаем разнообразными видами современных полимерных покрытий.

Сэндвич-панель склеивается методом горячего прессования с использованием адгезивов на пенополиуритановой основе в плотный конструктивный единый элемент, который после изготовления приобретает высокие прочностные и эксплутационные характеристики.

Листы металла перед прессованием профилируются для формирования «замка» по боковым сторонам панели и декоративного оформления поверхностей различными профилями. Профиль на готовых панелях обеспечивает удобное и надежное соединение панелей между собой при монтаже.

Наиболее применяемые покрытия:

1. Полиэстер (РЕ). Покрытие рекомендуется, как правило, для внутренних поверхностей ограждающих конструкций. При малой толщине (25 мк) имеет достаточно хорошие механические свойства;

2. Пурал (Pural). Покрытие рекомендуется для защиты как внутренних, так и наружных поверхностей. При толщине 50 мк обладает отличными антикоррозионными свойствами и высокой степенью формуемости;

3. Поливинилдифторид (PVF2). Покрытие может быть использовано в случае особых эксплуатационных требований. Имеет повышенные прочностные и антикоррозионные свойства. Обладает высокой степенью формуемости и устойчивостью к ультрафиолетовому излучению;

4. Пластизоль (PVC200). Покрытие рекомендуется для защиты как внутренних, так и наружных поверхностей. Отличается особыми декоративными качествами и повышенной толщиной (200 мк). Имеет отличные антикоррозионные свойства и высокую степень формуемости.

Цветовая гамма покрытий соответствует цветовым картам RR (RaColor — 22 основных цвета) и RAL (RAL 841 GL — 202 цвета, RAL 840 HR — 17 цветов), которые включают в себя все основные цвета. Благодаря современной технологии по желанию заказчика может быть подобран любой другой оттенок. При выборе покрытия иногда важно учитывать влияние цвета на величину коэффициентов светопоглощения и отражения, от которых зависит температура наружной обшивки панелей и, как следствие, их деформация, которая не должна превосходить допустимую для каждого типа панелей. От последнего фактора в свою очередь зависит максимально возможная длина панелей (ширина пролетов) ограждающей конструкции. Чем темнее цвет наружной обшивки, тем выше температура ее нагрева, больше деформация и возникающие напряжения. Цветовые карты RR и RAL как правило предоставляются при выборе панелей для заказа, и зачастую выбор цвета зависит только от фантазии дизайнера и финансового состояния заказчика.

Рекомендации по выбору конкретного типа сэндвича

В заключение хотелось особенно отметить, что сэндвич-панель — это один из самых доступных, пожаробезопасных и действительно перспективных материалов, способных удовлетворить достаточно широкий круг самых взыскательных потребителей. Ярким примером могут служить многочисленные торгово-развлекательные комплексы, где достигается определенный экономический и эстетический эффект, а также склады утеплённые из сендвич панелей. Сейчас, когда в Украине, наконец, были построены новые современные предприятия, производящие сэндвич-панели, благодаря росту промышленного сектора и закупки современного оборудования на настоящем этапе наша сэндвич-промышленность может удовлетворить самого требовательного заказчика.

Особенно хочется верить, что данный материал сослужит хорошую службу нашим строителям — это прежде всего высокая скорость строительство ангаров, сжатые сроки, высокое качество. Сэндвич панель из минеральной ваты, пенопласта, пенополиуретана поможет нашим строителям достигать самых высоких целей.