Сэндвич-панели являются многослойными (трех- или, реже, двухслойными) структурами со слоем утеплителя в середине и прочным облицовочным слоем снаружи. Различные варианты сэндвич-панелей позволяют добиться наилучшего сочетания теплофизических свойств, цены и качества. Если вести сравнение с кирпичными, бетонными или железобетонными структурами, можно отметить, что использование сэндвич-панелей на порядок снижает объем инвестиций в строительство и реконструкцию. Это объясняется существенно более низкими затратами на материалы и рабочую силу.

В настоящее время строительный рынок находится на подъеме. Потребность в строительных материалах продолжает расти. Спрос на сэндвич-панелей растет быстрее общерыночного уровня. Принимая все это во внимание, компания Mastermodel старается уделять этой теме повышенное внимание. В данной статье рассмотрены утеплители для сэндвич-панелей, которые в последнее время получили наибольшее распространение в данной сфере:  пенополистирол, минвата, пенополиуретан. Ресурс Mastermodel готов вести конструктивный и взаимовыгодный для обеих сторон диалог с экспертами в данной сфере и приглашает к сотрудничеству инженеров, специализирующихся на создании сэндвич-панелей.

Минеральная вата на основе базальтовых волокон

Минвату можно с полной определенностью причислить к списку наиболее востребованных в настоящее время наполнителей для сэндвич-панелей. Сырьем для создания базальтового волокна, из которого в свою очередь создается непосредственно минвата, являются силикатные расплавы шлаков, горных пород или же их комбинации. Панели с наполнителем из минеральной ваты на основе базальтовых волокон наиболее востребованы при возведении несложных по конструкции построек. Это позволяет при возникновении необходимости достаточно быстро провести ремонт данных строений. Ценность минваты заключается также и в том, что данный наполнитель не поддается открытому горению. Минвата стойко переносит температурные колебания, обладает отличными показателями звуко- и теплоизоляции, устойчива к воздействию агрессивных химических реагентов.

При создании сэндвич-панелей используется только твердая минеральная вата, плотность которой более 100-115 килограмм на кубический метр. Если плотность утеплителя будет меньше, готовые панели окажутся недостаточно жесткими. При сборке сэндвич-панелей утеплитель располагается таким образом, чтобы его волокна оказались направлены перпендикулярно плоскости обшивки (поперечно-ориентированные волокна). Для этой цели минеральную плиту необходимо разрезать на полосы, что позволяет обеспечить высокие прочностные характеристики готовых сэндвич-панелей.

Главным преимуществом минеральной ваты при использовании ее как наполнителя для сэндвич- панелей является негорючесть данного материала. Этот факт объясняет популярность наполнителя среди заказчиков, которым необходимы огнестойкие материалы. Основным недостатком является низкая влагостойкость минваты. Следовательно, сэндвич-панели с данным наполнителем должны быть надежно защищены от проникновения воды и атмосферных осадков, что особенно актуально при транспортировке и хранении. К недостаткам также относится вес наполнителя, который в среднем составляет 20 килограмм на квадратный метр (если толщина панели составляет примерно 200 мм).

Отметим также потенциальную опасность теплоизоляционных изделий на базе минеральной ваты для здоровья человека. Некоторые исследователи полагают, что эти вещества являются источником канцерогенных факторов (пыли и фенолформальдегидных смол). Данное утверждение послужило основанием для большого количества исследований ее (минваты) воздействия на людей и животных. В результате законодатели Европейского союза в декабре 1997 года опубликовали директиву, в которой различные сорта минеральной ваты классифицируются согласно их степени опасности. Составители документа рассматривали минеральную вату как ирритант (раздражающее вещество). В зависимости от размера волокон минваты и доли в ее составе оксидов щелочноземельных и щелочных металлов,  ее относили ко второй (потенциально опасно) или третьей (недостаточно данных для надёжной оценки) группе канцерогенной опасности.

Самозатухающий пенополистирол

Основной отличительной особенностью сэндвич-панелей с утеплителем из пенополистирола, если сравнивать с панелями, в составе которых используются другие утеплители, и традиционными материалами, является их легкость. Следовательно, их складирование, обработка, транспортировка и монтаж являются относительно дешевыми и не требуют высоких трудозатрат и траты времени. Данные сэндвич-панели также обладают высокой влагостойкостью, что самым положительным образом отражается на продолжительности эксплуатации строений из этих материалов. Риск отслоения металла от наполнителя практически отсутствует, так как попадание влаги в слой пенополистирола и задержание ее в сердечнике практически полностью исключено. Данному наполнителю свойственно постоянство объема, то есть он обладает высоким сопротивлением к усадке и самоуплотнению в процессе эксплуатации. Краткосрочная и долгосрочная стойкость наполнителя к нагрузкам выступает одним из важнейших свойств пенополистирола. Причем этот показатель существенно выше, чем в случае минеральной ваты. Плотность пенополистирола составляет в среднем 16 - 17 килограмм на метр кубический.

Пенополистирол представляет собой жесткий вспененный термопласт, который состоит из сплавившихся гранул, внутри которых равномерно распределены микроскопические плотные ячейки, заполненные воздухом. Данный материал на 98% состоит из неподвижного воздуха, который заключен внутри закрытых ячеек. Как известно, статический воздух является плохим проводником тепла (или самым лучшим природным теплоизолятором). Чтобы уменьшить вероятности его (наполнителя) возгорания от воздействия случайных источников (окурок, искра) на этапе транспортировки, хранения и монтажа специалисты разработали специальную разновидность — самозатухающий пенополистирол, в составе которого присутствуют антипирены. Материал также обозначается дополнительной буквой “С” в конце (ПСБ-С). Как отмечалось выше, доля полистиролового пластика в наполнителе составляет 2% - остальное воздух. Такая комбинация и придает плитам ПСБ-С выдающиеся теплоизолирующие свойства. Отметим, что пенополистирол сохраняет теплоизолирующие свойства, как в условиях повышенной влажности, так и при относительно невысоких температурах. Несмотря на низкую вероятность воспламенения самозатухающего пенополистирола, этот материал нельзя причислять к негорючим. Температура эксплуатации пенополистирола типа ПСБ-С находится в границах от - 200 до +85° С. При прекращении контакта материала с открытым пламенем, прекращается и его горение.

Наполнитель на основе ПСБ-С отличается высокой стойкостью к агрессивным химическим веществам, таким как солевые растворы и цемент. Он не подвержен деформациям под воздействием морской воды. Наполнитель не создает питательной среды для бактерий и грибков, не усваивается микроорганизмами и животными. Малый вес делает плиты из ПСБ-С удобными и легким в обращении. С помощью обычных инструментов данный наполнитель легко может быть нарезан на куски нужных размеров. Работникам, которые вступают в непосредственный контакт с пенополистиролом, нет необходимости применять спецсредства для защиты, так как наполнитель не выделяет пыли при обработке, не ядовит, не имеет запаха, не вызывает раздражения кожи.

Пенополиуретан (ППУ)

Пенополиуретан имеет ячеистую структуру и представляет собой жесткую неплавкую термоактивную пластмассу. Материал отличает уникальное сочетание прочности и легкости. Он экологически безопасен, имеет нейтральный запах, не разрушается, не поражается гнилью и грибком, обладает высокой стойкостью к кислотам, растворителям и щелочам. Наполнитель на основе пенополиуретана создается путем вспенивания двух компонентов: полиола и изоционата. Как правило, он применяющийся при строительстве морозильных и холодильных камер, промышленных холодильников. Пенополиуретан не имеет равных по показателю сохранения теплопотерь. Внутри наполнителя находится газ, который занимает до 97% объема и с течением времени замещается воздухом (скорость замещения составляет 1-2% в год). Для полиуретановых наполнителей характерно следующее: низкий коэффициент теплопроводности; термическая прочность; высокая адгезия к различным материалам; низкая паропроницаемость; низкая плотность; малое водопоглощение; антикоррозионная защита; легкость; устойчивость формы; экологическая безопасность; долговечность покрытия. Плотность пенополиуретана, который применяется при создании сэндвич-панелей находится в пределах 35 - 40 килограмм на кубический метр.

Как отмечалось выше, структуру пенополиуретана составляют закрытые поры, в которых отсутствуют влага и воздух. Это исключает возможность образования внутри теплоизоляционного слоя конденсата, чем и объясняется относительно высокий показатель долговечности наполнителя. Сейчас у исследователей есть надежные данные о поведении полиуретана в течение периода эксплуатации сроком более 20 лет, и эти данные носят скорее обнадеживающий характер.

Внешние жесткие слои

В качестве внешних слоев в составе сэндвич-панелей с подобными наполнителями используются окрашенная оцинкованная сталь с полимерным покрытием, оцинкованная сталь, а также алюцинк. Оцинкованная сталь (с дополнительным покрытием их полиэстера) надежно защищает поверхность панели от коррозии, а продолжительность эксплуатации всей конструкции прямо пропорциональна толщине слоя цинка. Покрытие характеризуется простотой в обращении. Алюцинк (сплав алюминия и цинка) на 55% состоит из алюминия, на 43,4% из цинка и на 1,6% из кремния. Данное покрытие отлично отражает ультрафиолетовое излучение, а комплектуемые им  сэндвич-панели могут использоваться при температуре до + 315 °C.

Доборные элементы

Доборные элементы - металлические изделия, при помощи которых закрываются прочие конструктивные узлы кровли и стен (торцы и стыки, перегородки, парапеты, карнизы, оконные блоки). Это помогает придать зданию или сооружению нужный колорит и завершенный эстетический вид. Эти материалы также выступают в качестве средства дополнительной защиты наполнителя сэндвич-панелей против проникновения влаги. При их изготовлении применяются следующие материалы: алюцинк (0.5мм), оцинкованная сталь (0.5 - 0.7мм), оцинкованная окрашенная сталь с полимерным покрытием (0.5 - 0.7мм). Конфигурация доборных элементов должна определяться согласно габаритам здания, а их цвет может быть выбран из широкой цветовой гаммы по каталогу RR или RAL.

Техпроцесс сборки сэндвич панелей представляет собой совокупность следующих этапов:

- Рулон металла устанавливается в специальное устройство для размотки и подачи металла (т. н. разматывающий барабан).

- При помощи специального вводного устройства на лист металла наносится защитная пленка (устройством для нанесения защитной пленки). Затем материал направляется на прокатный стан (профилирующее устройство), который позволяет создать обкладку сэндвич-панели требуемой длины.

- Далее спрофилированный металлический лист устанавливается на сборочный стол, его неокрашенная (грунт) сторона должна быть ориентирована вверх.

- После этого на лист металла в автоматическом режиме наносят клей (при помощи устройства автоматического нанесения клея). Данный этап возможно проводить вручную. Активатором клея выступает мелкодисперсионная вода.

- При создании сэндвич-панелей используются распиленные специальным образом на ламели маты из минеральной ваты или другого наполнителя. Они нарезаются при помощи устройства порезки ламелей. Волокна минваты должны быть ориентированы перпендикулярно обкладке.

- Ламели, которые при сборке примыкают к замку, фрезеруются (при помощи устройства фрезеровки ламелей, выбора щели).

- Затем они укладываются на клей вдоль листа металла. Ламели укладываются плотно друг к другу, чтобы не было зазоров. При образовании зазора на устройстве выбора щели в ламели режется компенсационная панель нужной ширины.

- С помощью устройства для автоматического нанесения клея на уложенные ламели наносятся вода и клей.

- Обкладка сэндвич-панели, которая была изготовлена ранее, вручную помещается на ламели. Возможет и ароматизированный процесс: обкладка сэндвич-панели, изготовленная на параллельном прокатном стане, захватывается и переворачивается при помощи переворотного устройства, а затем устанавливается на уложенные ламели.

- Собранная сэндвич-панель направляется в пресс, где под воздействием температуры и давления происходит склеивание ее слоев.

- Из пресса готовая сэндвич-панель направляется на приемный стол, а затем - на склад готовой продукции.