ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ И ЗВУКОИЗОЛИРУЮЩАЯ СЭНДВИЧ-ПЛИТА

Полезная модель относится к строительству и может быть использована в качестве звукоизоляции и теплоизоляции различных помещений в промышленных и жилых сооружениях: при изготовлении малоэтажных коттеджей, гаражей, каркасных зданий и сооружений, холодильных или морозильных камер (контейнеров), и т.д.
гр.
гр
Известна звукоизолирующая панель, содержащая наружные плиты из плотного и жесткого материала (металл, пластик и т.п.), связанные между собой слоем из упругого материала. Звукоизоляция такой панели, получившей название «сэндвич», определяется законом массы, как и для однослойной панели (конструкции) той же поверхности. Закон массы, соблюдаемый в панелях при частотах не более 1,2 f, где f - граничная частота конструкции, характеризует отсутствие резонансных колебаний в диапазоне действия закона. И его использование является одним из наиболее эффективных способов повышения звукоизоляции панелями. (Заборов В.И. и др. Звукоизоляция в жилых и общественных зданиях. М. Стройиздат, 1979, С.23-26).
Выше граничной частоты возникают явления волнового совпадения, при котором звукоизолирующие свойства панели падают.
С увеличением толщины плит их масса возрастает, что незначительно повышает звукоизоляцию, но одновременно приводит к снижению граничной частоты и провалу звукоизоляции с более низкой частоты.
Панель типа сэндвич проектируется таким образом, чтобы область действия закона массы охватывала весь заданный диапазон частот (для жилых и общественных зданий до 5000 Гц).
Известна звукоизолирующая и теплоизолирующая сэндвич-панель, содержащая две пластины и слой пористого материала между ними. Пористым материалом могут быть тонкие стеклянные, базальтовые или капроновые волокна, вспененный полиуретан. (И.И.Боголюбов, Промышленная звукоизоляция, Л. Судостроение, 1986, С.165, 172). Такая панель сложна и недостаточно эффективна.
Общеизвестно применение пенопласта на основе полистирола в качестве утеплительного материала при строительстве зданий, гаражей и т.п. (например, РФ №94039961, 1996; СВ. на ПМ №45750, 2005; ГОСТ 21562-76). Однако применение одного пенопласта для теплоизоляции является не эффективным, так как он является хрупким материалом и в нем в результате механических воздействий могут образовываться трещины и полости, пропускающие холодный воздух. Кроме того, сам материал имеет довольно значительную газопроницаемость, что в результате снижает его теплоизоляционные свойства.
3
3
Известен эластичный закрытоячеестый вспененный материал - изолон на основе полиэтилена со сшитой и несшитой молекулярной структурой (рекламный листок Ижевского завода пластмасс), применяемый в качестве теплоизоляционного материала и выпускаемый ОАО «Ижевский завод пластмасс». Изолон со сшитой молекулярной структурой имеет рабочий температурный интервал от -60°С до +100°С, диапазон плотности от 33 до 200 кг/м. Изолон с несшитой молекулярной структурой имеет температурный интервал от -80°С до +80°С, диапазон плотности от 20 до 30 кг/м. Применение изолона в качестве стеновой панели без опорной конструкции не представляется возможным.
Известна, взятая за прототип, строительная сэндвич-панель «Ирта», включающая наружную и/или внутреннюю обшивку слоя утеплителя из пенопласта на основе полистирола (РФ патент на изобретение №2258118, 2005). В качестве обшивки она содержит эластичный закрытоячеестый вспененный материал - изолон на основе полиэтилена. Слой утеплителя соединен с обшивкой при помощи фенолсодержащего клея, посредством аэрозольного напыления, нанесенного на соединяемую поверхность изолона, и формирующего клейкий поверхностный слой пенопласта при контакте соединяемых слоев. Строительная сэндвич-панель выполнена с возможностью крепления к строительным конструкциям. Изолон - материал с высокой газонепроницаемостью, теплопроводностью в пределах 0,031-0,036 Вт/мК и звукопоглощением для частот от 0,25 до 6 КГц в пределах от 7 до 60%, что обеспечивает требуемые теплоизоляционные и шумозащитные свойства известной панели. Однако, использование пенопласта в качестве теплоизоляционного слоя, разрушающегося под воздействием перепада температур, механических повреждений снижает прочность и надежность панели, ее тепло-шумозащитные свойства, сужает эксплуатационные возможности.
Задачей полезной модели было повышение прочности и устойчивости к деформации при перепадах температуры и механических повреждениях, исключение вредных компонентов из конструкции сэндвич-панели при сохранении ее звуко-теплоизоляционных показателей.
Технический результат, достигаемый при реализации заявленной полезной модели, состоит в улучшении тепло-звукоизоляционных свойств сэндвич-панели, повышении долговечности и надежности панели и сооружения в целом, улучшении экологических характеристик.
Указанный технический результат достигается тем, что в теплоизолирующей и звукоизолирующей сэндвич-панели, содержащей соединенные между собой посредством клеевого слоя утеплитель, в виде слоя пенопласта на основе полистирола, и обшивку наружную и/или внутреннюю, выполненную в виде слоя изолона на основе вспененного полиэтилена, согласно предложению, утеплитель выполнен в виде теплоизоляционной плиты из экструдированного пенополистирола, при этом толщина слоев утеплителя - слоя пенополистирола и обшивки - слоя изолона выбрана из соотношений от 5:1 до 20:1, соответственно, а толщина клеевого слоя выполнена 5-30 микрон.
В качестве клеевого слоя плита содержит клей на акриловой или силиконовой основе.
Целесообразно наружный защитный слой сэндвич-панели покрывать слоем облицовки.
Расположение обшивки, непосредственно контактирующей со всей внутренней поверхностью плиты, защищает пенополистирол от промерзания, разрушения, повышает прочность конструкции, срок эксплуатации панели с сохранением ее теплозащитных и шумозащитных свойств.
Возможность осуществления технического решения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения может быть подтверждена описанием конструкции сэндвич-панели, сущность которой поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее.
Фиг.1 - профиль теплоизолирующей и звукоизолирующей сэндвич-панели.
Фиг.2 - вид сэндвич-панели спереди.
Теплоизолирующая и звукоизолирующая сэндвич-панель содержит соединенные между собой посредством клеевого слоя 1 утеплитель, в виде слоя 2 пенопласта на основе пенополистирола, обшивку слоя 2 наружную и/или внутреннюю в виде слоя 3 изолона, выполненного из вспененного полимерного материала на основе полиэтилена. (Изолон производства фирмы «Адгилайн», http/www.izolon.ru). В качестве обшивки могут быть использованы также и другие материалы, известные под марками: Вилатэрм, Изоком, Пенофол, Термофол, Термофлекс, Энергофлекс и другие марки.

3
-6
Утеплитель 2 выполнен в виде теплоизоляционной плиты, например, «TEPLEX» (http://www.teplex.ru, 2008), имеющий плотность 20-45 кг/м, коэффициент теплопроводности от 0,028-0,030 Вт/м-К, коэффициент линейного теплового расширения 80×10 м/мК.
3
3
Для предлагаемой теплоизолирующей и звукоизолирующей сэндвич-панели плотность пенополистирольных плит должна быть от 15,0 до 25,0 кг/м для панелей стеновых и внутренних перегородок; плотность выше 20,0 кг/м для панелей кровельных и стеновых наружных.

Пенополистирол «TEPLEX» имеет мелкоячеистую однородную структуру с закрытыми порами, поэтому он не абсорбирует влагу и не разбухает, приобретая тем самым гидроизоляционные свойства. Это важно при перепаде температур, когда точка росы проходит по теплоизолирующему материалу. Экструзионный метод получения обеспечивает материалу повышенные жесткость и плотность, сто способствует увеличению его формоустойчивости, прочности и долговечности. Низкая теплопроводность приводит к тому, что потери тепла в доме, помещении, выполненном из этих панелей, незначительна. Кроме того, пенополистирол характеризуется высокими звукоизолирующими свойствами. Пенополистирол выполняет роль опоры для эластичной упругой обшивки из изолона.
Изолон, имеющий высокие газонепроницаемость, теплопроводность и звукопоглощение, обеспечивает повышенные теплоизоляционные и шумозащитные свойства сэндвич-панели. Обшивка слоя 2 утеплителя слоем 3 изолона может быть односторонней или двусторонней, она не поглощает воду, является химически стойкой, упругой, долговечной и может подвергаться механической обработке.
Толщина слоев 2, 3 пенополистирола и изолона выбрана из соотношения от 5-1 до 20-1, соответственно. Толщина клеевого слоя 1 составляет 5-30 микрон. В качестве клеевого слоя целесообразно использовать клеи на акриловой или силиконовой основе, сохраняющие свою пластичность после схватывания и при минусовой температуре, экологически безопасные. За счет прочного соединения слоев утеплителя и обшивки сэндвич-панель сохранит свои теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства в случае механического повреждения пенополистирола с образованием трещин. Упругая обшивка из изолона будет фиксировать место повреждения и обеспечивать требуемые свойства сэндвич-панели.
Прочность соединения слоев пенополистирола и изолона обеспечивается следующим образом. На контактную поверхность слоя 3 изолона или плиты 2 пенополистирола аэрозольным напылением или в ручную валиком наносят клей, затем поверхности соединяют. Соединенные слои сжимают и высушивают, предпочтительно под давлением. Благодаря эластичности, упругости, наличию небольшой остаточной деформации слоя 3 изолона его поверхностный слой плотно соединяется со всей поверхностью плиты пенополистирола. Испытание качества полученного соединения показали, что сэндвич-панель отвечает нормативам.

Производство сэндвич-панелей возможно непрерывным способом на известной технологической линии по производству теплоизоляционных плит из экструдированного пенополистирола TEPLEX, позволяющей вести одновременно процесс разматывания рулонов обшивки, смешение и нанесение клеевой композиции на соединяемые слои обшивки и утеплителя.
Установка и крепление заявляемой сэндвич-панели в строительной конструкции может осуществляться известными фиксирующими элементами или элементами крепежа (например, как описано в патенте на изобретение РФ №2258118, 2005).
В процессе эксплуатации строительной конструкции в результате падения звуковой волны (бытовых, шумовых, от сигналов автотранспорта и т.д.) на поверхность сэндвич-панели, в ближнем, к падающей волне, слое 3 обшивки изолона возникают поперечные и продольные деформации, которые приводят к изгибным колебаниям этого слоя. В пористом промежуточном слое 2 из вспененного пенополистирола из-за разницы плотностей и жесткостей материалов наружного и внутреннего слоев, амплитуда поперечных деформаций уменьшается и энергия колебаний переходит в продольные колебания. Эти колебания с преобладающей продольной составляющей гасятся следующим слоем 3 обшивки изолона и передаются соседним с ним наружным слоям изолона и утеплителя. Поскольку на излучение панели влияет только поперечная составляющая колебаний, то излучаемая панелью энергия уменьшается, что гарантирует увеличение звукоизоляции конструкции. При экспериментальных проверках сэндвич-панели получено увеличение звукоизоляции на резонансных частотах изгибных колебаний 3-6 дБ.
Количество слоев в сэнвич-панелях может изменяться в зависимости от назначения, при необходимости она может содержать наружный защитный слой облицовки. Оптимальное звукопоглощение, теплоизоляция и весогабаритные характеристики, получены при следующих соотношениях слоев пенополистирола и обшивки: от 5-1 до 20-1.
Таким образом заявляемая тепло-звукоизоляционная сэндвич-панель по сравнению с аналогами обладает повышенными теплоизоляционными и звукоизоляционными свойствами, имеет более широкий спектр применения, проста и дешева в изготовление.