В жилом строительстве сэндвич-панели применяются для строительства быстросборных каркасных домов. В строительстве используется структурно-изолированная панель (СИП[en], от английского SIP, Structural Insulated Panel), которая состоит из двух ориентированных стружечных плит (ОСП или OSB), между которыми под давлением приклеивается слой твердого утеплителя (пенополистирола), либо под давлением закачивается пенополиуретан (PUR).

В коммерческом строительстве сэндвич-панели применяются для строительства быстровозводимых зданий на основе металлического каркаса (промышленные цеха, автомойки, торговые центры, сельскохозяйственные здания, спортивные сооружения и т. д.). В качестве ограждающих конструкций таких зданий используются сэндвич-панели с покрытием из металла.

ИсторияПоявление сэндвич-панелей в США

В 1930 году американский архитектор Франк Ллойд Райт впервые использовал сэндвич-панели с сотовым наполнителем в проекте одноэтажного коттеджа «Unsonian», который проектировался как пример экономичного жилья. Сэндвич-панели, разработанные Райтом, имели ряд недостатков, но первоочередной задачей изобретения было сочетание в панелях эстетичности и лёгкости в эксплуатации.

1950-м году американский архитектор Олден Б. Доу[en] (Alden B. Dow), ученик Райта и брат генерального директора компании «Dow Chemical», создаёт эргономичные трёхслойные сэндвич-панели с полиэстром и покрытием из фанеры. Материал используется для строительства дома The Sandwich Panel House #1, также известном как Paul N. Sutton Residence по адресу 4619 Concord Court в городе Мидланд, штат Мичиган.

В мае 1959 года американская компания Koppers Company. Inc[en] впервые начала массовое производство сэндвич-панелей для строительства жилых домов. Для этого компания переоборудовала цех бывшей Hundson Motor Car Plant в Детройте. Сэндвич-панели под торговой маркой Dylite выпускались на основе полистирола, в качестве обшивки также использовалась фанера.

В 1960 годы американская компания Alside Home Program сумела значительно сократить время производства сэндвич-панелей с нескольких часов до 20 минут. Однако, спрос на сэндвич-панели был незначительный, так что компания вскоре обанкротилась.

История PIR- и PUR-панелей

По данным ассоциации EPIC (Engineered Panels in Construction), технология сэндвич-панелей с наполнителем из пенополиизоцианурата (PIR) и пенополиуретана (PUR) появилась в 70-е годы. До середины 80-х такие панели монтировались непосредственно на месте строительства, однако в начале 90-х появились первые сэндвич-панели с наполнителем из пенополиуретана как конечный продукт. К концу 90-х такие панели занимали уже 40 % рынка сэндвич-панелей

Paroc: разработка сэндвич-панелей с минераловатным утеплителем

Заслуга разработки сэндвич-панелей с минераловатным утеплителем принадлежит финской компании Paroc, производителю базальтовой ваты, которая в 1986 году представила первые сэндвич-панели с минераловатным утеплителем, облицованные сталью.

Paroc выпускала утеплители для промышленных зданий с конца 50-х годов, однако работа над созданием сэндвич-панелей началась лишь в 1982 году, когда финский инженер Эско Брунила, курировавший работы по утеплению нефтепроводов в Сибири, впервые задумался о создании готового строительного материала на основе минераловатного утеплителя. Разработанная специально для строительства промышленных зданий сэндвич-панель Paroc Structural отличалась двумя важными характеристиками: лёгкостью и негорючестью.

Производство сэндвич-панелей в России

В России собственное производство появилось только в 1974 году, когда на самарском заводе «Электрощит» была запущена линия по производству трехслойных сэндвич-панелей c пенополиуретаном Elastogran. Одними из первых объектов в России, где применялись сэндвич-панели были заводы «Камаз» и «Атоммаш» в г. Волгодонске.

Первое в России производство сэндвич-панелей с минераловатным базальтовым утеплителем открыла в 1998 году компания «Венталл».

Перспективы развития

Одним из перспективных направлений развития сэндвич-панелей является создание панелей, генерирующих электроэнергию. В частности, в Швейцарии ещё в 2009 году была разработана технология производства сэндвич-панелей с фотоэлементом производства Flexcell. Фотоэлемент защищает слой стеклопластика. Внутренняя часть сэндвич-панели заполнена вспененным полимером. Такие сэндвич-панели были использованы для строительства одного из корпусов Федеральной политехнической школы в Лозанне (Швейцария).

Профили сэндвич-панелей

Сверху изображён композитный сэндвич в сборе (А); под ним лицевые отделочные панели (B) и утеплитель (C).

Профили бывают двух типов: стеновые и кровельные.

Стеновые сэндвич-панели по типу внешнего профиля разделяются на гладкие, простые профилированные и декоративные профилированные (сайдинговые и бревенчатые). Кровельные сэндвич-панели могут быть профилированными с обеих сторон или только с наружной стороны.

Утеплитель

В качестве утеплителя используется:

• минеральная вата (базальтовое волокно)

• пенополиуретан

• пенополистирол

• стекловолокно

Также существуют панели на основе утеплителя из пенополиизоцианурата. Но на сегодняшний день данный продукт является малоизвестным.

Минеральная вата

Один из наиболее востребованных в настоящее время утеплителей для сэндвич-панелей. Базальтовое волокно производится из силикатных расплавов горных пород, шлаков или их сочетаний. Как правило, панели с минватой актуальны при возведении несложных по конструкции построек, ремонт которых при возникновении необходимости будет проведен очень быстро. Минеральная вата ценна тем, что не поддерживает открытого горения; она обеспечивает отличные показатели тепло- и звукоизоляции, стойко переносит температурные колебания, воздействие агрессивных веществ.

Пенополиуретан (ППУ)

Имеет ячеистую структуру. Его отличает уникальное сочетание лёгкости и прочности. Долговечность эксплуатации ППУ не зависит от уровня влажности окружающей среды. Панели с пенополиуретаном обеспечивают высокий уровень гидро- и теплоизоляции. ППУ не реагирует на воздействие плесени и других неблагоприятных биологических факторов; относится к категории трудносгораемых материалов.

Пенополистирол

Малый по весу материал, имеющий ячеистую структуру. Это утеплитель, который широко используется при строительстве цехов, складских помещений, торговых павильонов, холодильных камер, дачных и жилых домов по «канадской технологии» и так далее. Сэндвич-панели с пенополистиролом монтируются/демонтируются в короткие сроки.

Стекловолокно

Является специфичным материалом, производимым из тончайших стеклянных нитей. Панели со стекловолокном, прежде всего, востребованы благодаря своим звукопоглощающим свойствам. По общим характеристикам стекловолокно схоже с базальтовыми волокнами. Оно негорючее, экологичное, удобное при перевозке и монтаже. Отмечается хорошая устойчивость к воздействию химических веществ. Сэндвич-панели из стекловолокна нельзя использовать при температуре более 40 °C.

Покрытие

Наружные слои сэндвич-панелей изготавливаются, как правило, из оцинкованной стали, однако могут изготавливаться и из других материалов, в частности композитов на основе древесной стружки. Для покрытия из стали важен состав дополнительного покрытия, качество которого во многом определяет характеристики сэндвич-панелей (срок службы, выцветание и т. д.).

Основные материалы, используемые в качестве покрытия для панелей типа сэндвич: оцинкованная сталь, алюцинк, гипсокартон, пластизол, полидифторионад, полиэстер, пурал.

• Оцинкованная сталь надёжно защищает поверхность от коррозии. Долговечность конструкции прямо пропорциональна толщине слоя цинка. Покрытие характеризуется простотой в обращении.

• Алюцинк — это сплав алюминия и цинка, запатентованный американской компанией Bethlehem Steel (сейчас Mittal Steel). Точный состав вещества: 55 % алюминия, 43,4 % цинка, 1,6 % кремния. Покрытие отражает ультрафиолетовое излучение. Панели с таким верхним слоем могут эксплуатироваться при температуре до + 315 °C.

• Гипсокартон представляет собой материал из двух листов строительного картона с сердечником в виде гипса. Это лёгкое и абсолютно безопасное покрытие для панелей; актуально для использования при отделке жилых помещений.

• Пластизол — это модифицированный с помощью пластификаторов поливинилхлорид. В виду повышенной плотности покрытие сохраняет свои эксплуатационные свойства даже в неблагоприятных условиях окружающей среды. Пластизол хорошо переносит механическое воздействие. Подходит как для внутренней, так и для внешней отделки.

• Пластиковые листы из жесткого ПВХ, полистирола или полипропилена — применяются для производства сэндвич откосов при отделке оконных проемов.

• Полидифторионад (PVF2) — состав, формируемый из 80 % пластизола и 20 % акрила. Слой полидифторионада надёжно защищает материал от вредного воздействия перепадов температур, ультрафиолета, коррозии.

• Полиэстер вырабатывается из полиэфиров, имеет волокнистую структуру. Хорошо переносит даже регулярное действие высоких температур. Покрытие на основе полиэстера не выгорает, адекватно воспринимает механическое воздействие.

• Пурал является веществом, которое получается из модифицированного полиамидом полиуретана. Защищает поверхность от коррозии, выгорания, разрушения под действием перепада температур. Используется как внутри, так и снаружи здания. Пурал является зарегистрированным торговым знаком компании Rautaruukki.

• ОСП (OSB) ориентированно-стружечная плита, создаётся путём склеивания деревянной стружки под высоким давлением.

• Влагостойкий оргалит — композитный материал из древесных волокон и стружек на основе клея. Степень влагостойкости материала зависит от применяемого клея.

Цвет сэндвич-панелей

Для сэндвич-панели с покрытием из стали гамма оттенков определяется по международным цветовым каталогам RR (RaColor — 22 основных цвета) и RAL (RAL 841 GL — 202 цвета, RAL 840 HR — 17 цветов). При выборе цвета учитывается его способность к светопоглощению/светоотражению, так как в совокупности с характеристиками окружающей среды это условие будет во многом предопределять общий срок службы постройки.

Достоинства материала

• Быстрые сроки возведения или ремонта зданий.

• Строительство может производиться в любое время года, практически вне зависимости от температуры.

• Высокие показатели теплоизоляции.

• Экологичность, гигиеничность, безопасность для человека.

• Низкая нагрузка на фундамент постройки.

• Лёгкость транспортировки.

• Не требуется дополнительная отделка.

• Высокая звукоизоляция.

• Возможность использования в сфере пищевой промышленности и мед. учреждениях.

• Отсутствие реакции на воздействие химически агрессивных веществ или биологических факторов (плесень, грибок).

• Низкая цена по сравнению с аналогами (кирпич, бетон, дерево).

Сэндвич-панели поэлементной сборки

Помимо классических (клееных) существует и другая разновидность сэндвич-панелей — это панели поэлементной сборки. Основным отличием от классических панелей является то, что они собираются и монтируются непосредственно на строительном объекте из трех видов комплектующих: самонесущего кассетного профиля (основы панели поэлементной сборки), утеплителя и, как правило, профнастила в качестве внешнего слоя. Такие панели являются более экономичными, но и более трудоемкими при монтаже быстровозводимых зданий. В России эту технологию развивает компания «Металл Профиль».