В этой статье: как создавались сэндвич панели; виды и типы сэндвич панелей; технологии производства; характеристики сэндвич панелей; несколько рекомендаций по выбору.
Строительство объектов промышленного и общественного назначения еще 50 лет назад требовало серьезных финансовых расходов — труд десятков строителей, инженеров и внушительный объем стройматериалов обходились недешево. А поскольку промежуток времени со дня закладки котлована под фундамент и до дня сдачи постройки составлял не менее полутора лет, то вложенные в строительство денежные суммы окупались лишь спустя долгие годы. Изобретение панелей с внутренним слоем утеплителя, заключенного в два жестких листа обшивки, позволило многократно ускорить ход строительства и удешевить его — сегодня стеновые и кровельные сэндвич панели применяются при создании как промышленных, так и жилых зданий.
История сэндвич панелей
Своим появлением на строительном рынке сэндвич панели обязаны американскому архитектору, инженеру и дизайнеру Фрэнку Ллойду Райту, работавшему в конце 30-х годов XX века над архитектурным проектом Unsonian — небольшим одноэтажным коттеджем с плоской крышей, нависающей над террасой-парковкой для автомобиля. Райт предполагал создать недорогой дом с минимальными затратами на отопление, кондиционирование и освещение — две первые задачи должно было выполнить кровельное покрытие, решение последней задачи возлагалось на французские окна.
Исследуя предложения на строительном рынке, архитектор обнаружил, что для возведения первого дома по проекту Unsonian существующие стройматериалы либо полностью не подходят, либо слишком дороги. Но Фрэнк Райт не отказался от своего проекта, он изобрел новый материал для обшивки стен и настила кровли — композитную сэндвич панель с сотовым наполнителем. Несмотря на ряд эксплуатационных недостатков панелей Райта, они все же соответствовали его главной цели — были легкими, прочными, дешевыми и эстетичными.
Идея сэндвич панелей была оценена американскими производителями стройматериалов, тем более что компания Dow Chemical в середине 50-х разработала сэндвич панели нового типа — с внутренним слоем утеплителя и высокой эргономичностью. К 1960 году сразу несколько американских компаний полностью перевели свое производство на выпуск сэндвич панелей и упростили технологию их создания. Фрэнк Райт видел будущее своих панелей в гражданском домостроении, однако наибольшую популярность сэндвич панели приобрели в промышленном строительстве.
В начале 70-х трехслойная продукция американских производителей привлекла внимание советских конструкторов — первый цех по выпуску сэндвич панелей с пенополиуретановым наполнителем был создан в Самаре, на базе завода «Электрощит». Первые партии отечественных панелей использовались при возведении заводских цехов Камского автомобильного завода и волгодонского «Атоммаша».
Виды сэндвич панелей
Как и 80 лет назад, сэндвич панели представляют собой слой теплоизоляционного материала, заключенный между двух листов жесткой облицовки — это может быть оцинкованная или алюмооцинкованная сталь толщиной 0,5–0,7 мм, пластики (полиэстер, пластизол и др.), плиты OSP (SIP-панели), гипсокартон.
Толщина слоя оцинковки, наносимого на оба стальных листа, подразделяется на первый и второй класс — соответственно, может быть более 20 мкм и от 7 до 20 мкм. Антикоррозийные свойства оцинкованной стали напрямую связаны с толщиной цинкового покрытия. Толщина защитного слоя алюцинка (другое название этого сплава — гальвалюм), состоящего из алюминия, цинка и кремниевых добавок, составляет от 13 до 23 мкм. Данный сплав разработан специально для сэндвич панелей, он защищает стальной лист не только от атмосферной коррозии, но и обладает высокой стойкостью к ультрафиолету, что позволяет эксплуатировать такие панели в условиях повышенной солнечной радиации. Алюмооцинковка стальных листов также выполняется сплавом гальфан, в основном состоящим из цинка и алюминия с небольшой примесью церия и лантана. Слой гальфана наносится толщиной от 7 до 15 мкм, по своим защитным характеристикам он превосходит цинковое покрытие в силу своей пластичности, т.е. легче переносит деформационные и механические нагрузки.
Помимо нанесения защитного слоя из сплавов цветных металлов на поверхности стальной обшивки панелей, некоторые производители дополнительно усиливают атмосферную стойкость сэндвич панелей при помощи поверхностной отделки листов оцинкованной стали полимерами — пуралом, пластизолом и др.
Сэндвич панели с пластиковой обшивкой выполняются из 0,8–2 мм пластика, SIP панели формируется из двух OSB плит толщиной от 7 до 12 мм. Преимущества пластиковых сэндвич панелей в более высокой, чем у стальных панелей, механической стойкости и в меньшем весе, что облегчает работы по монтажу. SIP и гипсокартонные панели обычно используются для построения перегородок внутри здания, для создания ограждающих конструкций малоэтажных объектов каркасного типа.
Толщина промежуточного утепляющего слоя в сэндвич панелях — от 50 до 300 мм, он выполняется из пенополиуретана, пенополистирола, минеральной ваты и, значительно реже, из стекловолокна по причине его довольно высокой колкости. Панели с утеплителем толщиной от 150 мм обычно используются при построении холодильных камер.
Панели со стальной обшивкой подразделяются на стеновые и кровельные. Стеновые сэндвич панели предназначены для фасадной облицовки, кровельные — для перекрытия кровли. Конструкция панелей обоего типа одинакова, разница между ними в типах профиля стальной обшивки. Стальные листы стеновых панелей, не испытывающие во время эксплуатации серьезных механических нагрузок, могут быть гладкими, иметь профилирование «микроволна» (невысокие гребни, покатые или острые), трапециевидное, декоративное профилирование под бревно или сайдинг.
Кровельные панели обычно имеют высокий трапециевидный профиль, односторонний или двухсторонний, что повышает их механическую прочность, необходимую для удержания снежных масс без деформации обшивки. С целью придания кровельным сэндвич панелям дополнительной жесткости их наполняют утеплителем более высокой плотности, чем стеновые — в случае минеральной ваты плотность должна быть от 120 кг/м2, для пенополистирола — от 25 кг/м2. Наконец, стыковочный замок кровельных панелей, соединяющий их между собой внахлест, устроен сложнее, чем у стеновых сэндвич панелей, т.к. атмосферное воздействие на кровлю выше, чем на стены. По этой же причине слой антикоррозийной защиты обшивки кровельных сэндвич панелей толще, чем у стеновых панелей.
Технология производства сэндвич панелей
Принцип построения сэндвич панелей с обшивкой из различных материалов и разнотипным утеплителем практически совпадает, т.к. основная задача производителей — надежно соединить слои «сэндвича» между собой. Стеновые и кровельные панели производятся одним из трех способов — сборка из элементов, вспенивание и конвейерное производство.
Сборка панелей из элементов проводится обычно в непосредственной близости к строительной площадке. Листы оцинкованного профиля, утеплитель и клеевые материалы доставляются на участок сборки по отдельности, затем утеплитель режется на блоки необходимых размеров, листы обшивки и утеплитель промазываются клеем и помещаются под пресс. Несмотря на удобства производства сэндвич панелей на месте строительства, достичь высоких эксплуатационных характеристик у собранных таким образом панелей довольно сложно.
Панели по методу вспенивания производятся в условиях цеха, однако каких-то сложных приборов не требует — скомпонованная из листов обшивки заготовка укладывается под пресс, затем внутрь ее закачивается пенополиуретан. Поскольку утеплитель вспенивается под постоянным воздействием давления, он надежно пристает к материалу обшивки по всему внутреннему объему панели. Однако данная технология не идеальна — в случае поступления пенополиуретана с перебоями в массе утеплителя образуются полости, заметно снижающие звуко- и теплоизоляционные свойства сэндвич панели.
Конвейерное производство позволяет выпускать сэндвич панели с наиболее высокими эксплуатационными характеристиками — исследуем данную технологию подробнее. Линия по производству сэндвич панелей с металлической обшивкой состоит: из барабана, разматывающего стальной рулон; профилирующей линии; гильотины; машины, формирующей обкладку будущих панелей; гидравлического пресса.
В автоматический станок, где создается обкладка панелей, профилированный металл поступает после обрезки гильотиной на листы заданного размера. Перед выходом из станка на внутреннюю поверхность готовых обкладок наноситься клеевой слой. Далее элементы обшивки поступают на стол пресса, где в нижнюю часть обкладки помещается нарезанный по размеру обкладки утеплитель — минеральная вата или пенополистирол — сверху укладывается верхняя обкладка, затем пресс обжимает собранный пакет, формируя сэндвич панель. Конвейерное производство позволяет создать монолитный сэндвич модуль, обладающий наибольшим сроком службы, если сравнивать с панелями, произведенными по более простым технологиям.
Выпускаются панели толщиной от 40 до 300 мм, ширина обычно составляет от 1000 до 1190 мм, длина — 1800–14000 мм.
Плюсы и минусы сэндвич панелей
Положительные характеристики:
- позволяют собрать здание за кратчайшие сроки, причем кровля из сэндвич панелей монтируется так же просто, как и ограждение здания;
- работы по строительству и ремонту можно производить в любое время года;
- минимальная нагрузка на фундамент;
- высокие показатели по звуко- и теплоизоляции;
- их транспортировка не требует привлечения большегрузного транспорта;
- экологичны, безопасны для человека;
- обладают высокой стойкостью к химикатам и биологическим агрессорам, таким как грибок, плесень и др.;
- образованные панелями поверхности не нуждаются в какой-либо дополнительной отделке;
- стоимость ниже, чем у любых других конструкционных материалов. Цена на стеновые сэндвич панели в среднем составляет 1500 руб./м2, на кровельные — 1700 руб./м2.
Отрицательные характеристики:
- при повреждении обшивки ее ремонт невозможен — только замена. В связи с этим погрузочно-разгрузочные работы, транспортировка и монтаж необходимо производить с высокой осторожностью;
- металлическая обшивка панелей хорошо экранирует радиосигналы — в пасмурную погоду мобильная связь внутри помещения, стены и кровля которого выполнены из сэндвич панелей, может быть вообще недоступна.
В завершении
Сэндвич панели в России производятся многими компаниями — проблем с поиском поставщика не возникнет. При выборе сэндвич панелей необходимо обязательно выяснить, по какой технологии они были выполнены — конвейерное производство, несмотря на более высокую цену продукции, более приоритетно. Важно выяснить, какова толщина антикоррозионного покрытия, одинакова ли она на обеих сторонах панели или различна.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
