сэндвич-панель

Формула изобретения

Сэндвич-панель, включающая два поверхностных слоя из металла и центральную часть, набранную из кусков минеральной ваты, составляющих продольные полосы, продольные оси кусков параллельны продольной оси панели, а ориентация волокон в кусках перпендикулярна плоскости поверхностных слоев, торцы кусков смещены продольно по отношению друг к другу, отличающаяся тем, что между полосами из кусков минеральной ваты дополнительно введены полосы из кусков пенополистирола, продольные оси которых параллельны продольной оси панели, при этом крайние полосы панели составлены из кусков минеральной ваты, а ширина куска пенополистирола составляет 1,25 ширины куска минеральной ваты, длина куска составляет 1-3 длины куска минеральной ваты, указанные куски смещены продольно по отношению друг к другу, как показано на фиг.4, а воображаемые линии, пересекающие торцы соседних кусков в панели, проходят через точки, одна из которых лежит на центральной оси панели, а другой является любая точка торца куска, лежащего в крайней полосе панели, с образованием внутреннего угла в пределах 50-130°.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к конструкциям панелей типа сэндвич для строительства, а именно для изготовления ограждающих конструкций, ненесущих конструкций зданий и сооружений (стены, панели, внутренние и внешние перегородки), кровельных покрытий.

К сэндвич-панелям, используемым в строительстве, предъявляются следующие требования: высокая прочность, легкость, огнестойкость.

Задачей данного изобретения является создание конструкции сэндвич-панели, обладающей всеми этими свойствами и, кроме того, имеющей низкую себестоимость.

В настоящее время сэндвич-панели производят с центральным слоем, выполненным из минеральной ваты, пенополистирола и других теплоизоляционных материалов. Панели из пенополистрола прочные, легкие, но горючие. Сэндвич-панели из минеральной ваты негорючие, но более тяжелые и менее прочные, чем сэндвич-панели с пенополистролом, и для обеспечения достаточных прочностных свойств эти панели необходимо делать с толстым слоем минеральной ваты. Кроме того, у сэндвич-панелей с минеральной ватой высокая себестоимость.

Известна слоистая панель типа сэндвич [RU 2156364 C1, E 04 C 2/292, 20.09.2000], которая включает наружную и внутреннюю обшивки, выполненные из алюминиевых или стальных профилированных листов, и размещенный между ними слой утеплителя из пенопласта на основе полистирола или из минеральной ваты. Недостатки данной конструкции: в случае применения полистирола - высокая горючесть, а в случае применения минеральной ваты - большая масса панели и высокая себестоимость.

Также известна панель [RU 2211898 С1, E 04 C 2/26, 10.09.2003], включающая деревянный каркас, прикрепленные к нему наружную облицовку и внутреннюю обшивку, слой из пенопласта, плоскую диафрагму, размещенную внутри панели, слой теплоизоляции из минерального материала, установленный между обшивкой и плоской диафрагмой, а между наружной облицовкой и плоской диафрагмой размещен слой пенопласта. Недостатком данной панели является ее высокая горючесть и большая трудоемкость ее изготовления.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является панель типа сэндвич [RU 2066635 C1, B 28 B 1/52, 20.09.1996]. Эта панель содержит центральную часть, выполненную из тонких слоев стекловаты или минеральной ваты, и два поверхностных слоя, например из листового металла. При этом внутренний слой состоит из кусков стекловаты, повернутых на 90° вокруг их продольной оси после их резки. Для создания в плите максимальной жесткости осуществляется ориентация волокон стекловаты перпендикулярно плоскости панели. После поворота кусков повышается прочность всей панели на сжатие, сдвиг и изгиб. Куски слоя смещены продольно по отношению к рядом расположенным кускам и образуют ступенчатый торцевой стык.

Недостатком прототипа являются недостаточная прочность при поперечной нагрузке, например, при налипании большого количество снега образуется прогиб, и панель выходит из строя; высокая себестоимость, т.к. для повышения прочности необходимо значительно увеличивать толщину центральной части панели, что также ведет к увеличению массы панели.

Целью изобретения является повышение прочности панели, уменьшение ее массы, снижение себестоимости при одновременном сохранении ее огнестойкости.

Поставленная цель достигается тем, что в сэндвич-панель, включающую два поверхностных слоя из металла и центральную часть, набранную из кусков минеральной ваты, составляющих продольные полосы, причем продольные оси кусков параллельны продольной оси панели, а ориентация волокон в кусках перпендикулярна плоскости поверхностных слоев, торцы кусков смещены продольно по отношению друг к другу, между полосами из кусков минеральной ваты дополнительно введены полосы из кусков пенополистирола, продольные оси которых параллельны продольной оси панели, при этом крайние полосы панели составлены из кусков минеральной ваты, а ширина куска пенополистирола составляет 1,25 ширины куска минеральной ваты, длина куска составляет 1-3 длины куска минеральной ваты, указанные куски смещены продольно по отношению друг к другу, как показано на фиг.4, а воображаемые линии, пересекающие торцы соседних кусков в панели, проходят через точки, одна из которых лежит на центральной оси панели, а другой является любая точка торца куска, лежащего в крайней полосе панели, с образованием внутреннего угла в пределах 50°-130°.

Введение между полосами из кусков минеральной ваты полос из кусков пенополистирола приводит к уменьшению массы всей панели, поскольку пенополистирол имеет меньшую плотность =15-35 кг/м³ по сравнению с минеральной ватой =95-140 кг/м³.

Поскольку пенополистирол дешевле, чем минеральная вата, то введение полос из кусков этого материала снижает себестоимость всей панели.

Также введение полос из кусков пенополистирола между полосами из кусков минеральной ваты обеспечивает сохранение огнестойкости панели, т.к. чередование обеспечивает неизменяемость конструкции при воздействии высокой температуры в связи с тем, что минеральная вата негорючий материал.

Выполнение крайних полос панели из кусков минеральной ваты повышает огнестойкость панели, т.к. они служат защитным барьером между пенополистиролом и открытым пламенем и затрудняют доступ кислорода к пенополистиролу, а пенополистирол без прямого воздействия огня не воспламеняется.

В предложенной конструкции выбор ширины куска пенополистирола 1,25 от ширины куска минеральной ваты обусловлен тем, что при меньшей ширине куска пенополистирола увеличивается себестоимость панели и возрастает ее масса, а при большей ширине куска огнестойкие свойства панели становятся неудовлетворительны.

Указанное смещение торцов кусков центральной части панели повышает прочность на сдвиг и на поперечный изгиб. В предложенной конструкции-прототипе смещение торцов кусков выполнено в виде лесенки, при этом присутствует единая плоскость смещения по торцам, проходящая через всю панель. В предлагаемой конструкции такая плоскость смещения отсутствует, поскольку торцы кусков располагаются на соединяющихся воображаемых криволинейных отрезках, образующих клин (как показано на фиг.4). При этом образованы две плоскости смещения торцов, направленные друг к другу, а воображаемая линия их пересечения совпадает с продольной осью панели таким образом, что центр клина располагается на центральной продольной оси панели и происходит компенсация сдвигов, что повышает прочность.

Клин улучшает прочностные характеристики панели только в том случае, если его угол лежит в пределах от 50° до 130°. Наиболее максимальный эффект прочности достигается при угле, близком к 60°. Если угол выходит за эти пределы, то прочностные характеристики панели ухудшаются, т.к. происходит сближение торцов и появляется единая плоскость смещения по торцам.

При угле меньше 50° прочность панели ухудшается, т.к. торцы двух и более соседних кусков почти совпадают, а при угле больше 130° происходит более значительное ухудшение прочности панели, т.к. все торцы сближаются и образуют область ослабления прочности панели, проходящую поперек всей панели.

В предложенной конструкции выбор длины куска пенополистирола обусловлен следующими факторами. Для сохранения эффекта прочности обязательно должно быть соблюдено условие клинообразной формы смещение торцов. Для этого длина кусков из пенополистирола должна составлять (1-3) от длины куска минеральной ваты, т.к. при таком соотношении обеспечивается сохранение клинообразной формы смещения торцов. При длине кусков пенополистирола больше трех длин кусков минеральной ваты усложняется сборка панели.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена заявленная панель, вид сбоку; на фиг.2 изображен поперечный разрез А-А заявленной панели; на фиг.3 изображен продольный разрез Б-Б заявленной панели; на фиг.4 изображена заявленная форма клинообразного смещения торцов соседних кусков в панели с углом .

Предложенная панель шириной W и толщиной Т состоит из двух поверхностных слоев металла 1 и центральной части 2, набранной из кусков минеральной ваты 3, длиной L м и шириной f, которые составляют продольные полосы и чередуются с кусками из пенополистирола 4, длиной L n и шириной b, также составляющие продольные полосы. (Фиг.1, фиг.2, фиг.3). Для обеспечения заявленных прочностных свойств проведено смещение торцов 5 соседних кусков в панели (фиг.3). Торцы 5 кусков смещены продольно по отношению друг к другу на величину d (фиг.3, фиг.4). В одном из вариантов изготовления панели (фиг.3, фиг.4) одна из ближайших к осевой линии 6 полос пенополистирола смещена по торцам 5 кусков на величину d/2.

Линия смещения 7 торцов 5 соседних кусков в панели, имеющая клинообразную форму, проходит через точки, одна из которых лежит на продольной оси панели 6, а другая - на торце куска 5, лежащего в крайней полосе панели, при этом центр клина расположен на продольной оси панели 6, а его внутренний угол лежит в пределах 50°-130° (фиг.4).

Предложенная панель может быть изготовлена из следующих материалов. В качестве поверхностных слоев могут быть использованы металлические листы следующих типов:

- оба листа гладкие;

- один гладкий лист, а второй профилированный;

- оба листа профилированы,

например, оцинкованная окрашенная тонколистовая сталь марок S 280 GD+Z275 или S 320 GD+Z275 производства концерна "RAUTARUUKKI GROUP" (Финляндия).

Для изготовления центральной части панелей могут быть применены куски минеральной ваты фирмы "IZOMAT a.s. "(Словакия) марки "Ts" и плиты пенополистирольные типа ПСБ-С производства ЗАО "Мосстрой-31" (Россия) по ГОСТ 15588-86 марки 25. Плиты изготавливаются беспрессовым способом из суспензионного вспенивающегося полистирола марки NF 714 с добавкой антипирена. Плотность плит должна быть от 15,1 до 25,0 кг/м³ для панелей стеновых и панелей внутренних перегородок, плотностью свыше 20 кг/м³ для панелей кровельных и стеновых (повышенной прочности).

Сэндвич-панель толщиной 100-150 мм соответствует по огнестойкости Е 30 (ГОСТ 30247.0-94) и характеризуется эквивалентным коэффициентом теплопроводности _экв, равным 0,043-0,048 Вт/м⁰С.

Изготовление панелей производится непрерывным способом на многопозиционной технологической линии по производству панелей, позволяющей вести процесс разматывания и формования лент металла обшивки с его профилированием, нанесения и смешения двухкомпонентной клеевой композиции, подогрева до температуры склеивания, приклеивания поверхностных слоев к центральному слою в прессе, формирования краев поверхностных слоев, прорезки пазов стыкового соединения и разрезки на необходимую длину.

Куски пенополистирола и минеральной ваты заданной толщины вручную подаются до подающих валков, которые захватывают его и стыкуют предыдущие заготовки с последующими.

Подача центрального теплоизоляционного слоя из пенополистирола и минеральной ваты подается в технологический поток секциями таким образом, что торцы кусков смещены продольно по отношению друг к другу, а линия смещения торцов соседних кусков в панели имеет клинообразную форму.

При подаче минераловатных кусков составляющие их волокна должны быть ориентированы перпендикулярно поверхностным слоям из металла, а продольные оси кусков параллельны продольной оси панели. Уложенные куски образуют чередующиеся полосы из минеральной ваты и пенополистирола во всю длину панели.

Для соединения металлических листов обшивки с центральной частью панели применяется вспенивающаяся двухкомпонентная композиция на полиуретановой основе марки Macroplast UK 8590 В 1-21 производства "Henkel Teroson GmbH. Industrial Adhesives" (Германия). Композиция включает смоляную часть и отвердитель.