ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ ПАНЕЛЬ

Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкции теплоизоляционных панелей с улучшенными физико-техническими характеристиками, и может быть использована для облицовки фасадов и повышения теплозащиты жилых, общественных и промышленных объектов инфраструктуры.
В настоящее время теплоизоляционные панели с теплоизоляционным слоем из пенополиуретана широко применяются для организации теплоизоляции, однако при длительной эксплуатации пенополиуретановых панелей на фасадах зданий с использованием в качестве декоративного покрытия клинкерной, керамической, бетонной плитки или плитки из натурального камня, со временем происходит их коробление, т.е. деформации в результате возникающих внутренних напряжений (особенно на солнечной стороне фасада) из-за усадки пенополиуретана, что в свою очередь может вызывать ухудшение теплоизоляционных свойств панели, нарушение целостности панели, например, растрескивание, трещины в декоративном покрытии, что ухудшает не только эксплуатационные, но и эстетические характеристики панели. Для предотвращения такой деформации в производственном процессе в качестве армирующего материала в настоящее время широко используются различные жесткие материалы на задней поверхности панели, такие как фанера, древесноволокнистая плита (ДВП), древесно-стружечная плита (ДСП), ориентированно-стружечная плита (ОСП), цементно-стружечная плита (ЦСП), металлические профили и др. Каждый из этих материалов имеет существенные недостатки, которые проявляются при производстве, монтаже и эксплуатации теплоизоляционных панелей: плохая адгезия, высокая себестоимость, избыточный вес, подверженность атмосферным воздействиям, коррозии и гниению; низкая морозостойкость, влагостойкость, химстойкость, пожаростойкость и др., что, в свою очередь, существенно ухудшает основные технические и эксплуатационные характеристики данного типа изделий. Поэтому актуальной проблемой остается разработка термоизоляционной панели, в конструкции которой будут преодолены описанные выше недостатки и будет обеспечено соответствие панели требуемым эксплуатационным характеристикам.
Наиболее близким аналогом заявляемого решения является теплоизоляционная панель, описанная в патенте РФ № 2473761, содержащая слой теплоизоляционного материала и набор облицовочных элементов, расположенных с зазором друг относительно друга и закрепленных на поверхности теплоизоляционного материала, при этом зазоры между облицовочными элементами по меньшей мере частично заполнены материалом, образованным теплоизоляционным материалом и инертным сыпучим материалом.
К недостаткам описанного решения можно отнести склонность к деформации и растрескиванию панели, что связано с короблением панели, из-за усадки теплоизоляционного материала в связи с его подверженностью атмосферным воздействиям, указанные недостатки не позволяют обеспечить высокие технические и эксплуатационные характеристики данного изделия, особенно при длительной эксплуатации.
В основу полезной модели поставлена задача разработать теплоизоляционную панель, конструктивное исполнение которой обеспечит достижение технического результата, который заключается в предотвращении деформирования панели под воздействием факторов окружающей среды и обеспечении тем самым высокой эксплуатационной надежности и долговечности, как каждой отдельной теплоизоляционной панели, так и теплоизоляционной конструкции из указанных панелей в целом.
Поставленная задача решается тем, что разработана теплоизоляционная панель, содержащая слой теплоизоляционного материала и набор облицовочных элементов, расположенных с зазором друг относительно друга и закрепленных на поверхности теплоизоляционного материала, при этом зазоры между облицовочными элементами заполнены материалом, образованным теплоизоляционным материалом и инертным сыпучим материалом, при этом панель содержит армирующий слой, расположенный на глубине не более 0,5 мм от внешней поверхности слоя теплоизоляционного материала и образующий вместе с материалом теплоизоляционного слоя поверхность панели, свободную от облицовочных элементов. При такой реализации заявленной теплоизоляционной панели армирующий слой, адгезированный к теплоизоляционному материалу, обеспечивает образование так называемой полимерной «мембраны» (упругой пластинки) с высокими прочностными характеристиками, что эффективно противодействует внутренним напряжениям, возникающим в теле панели в результате усадки теплоизоляционного материала под воздействием внешних факторов окружающей среды, и, в свою очередь, предотвращает деформирование теплоизоляционной панели и препятствует нарушению целостности панели, например, растрескиванию, возникновению трещин в декоративном покрытии, и, таким образом, обеспечивает сохранение изначальной формы панели. Перечисленные выше факторы способствуют повышению эксплуатационной надежности и долговечности теплоизоляционной конструкции в целом и каждого изделия отдельно, что, в свою очередь, значительно снижает материальные затраты в течение времени эксплуатации заявляемого изделия. Расположение армирующего слоя на данной минимальной глубине является наиболее целесообразным, так как при его взаимодействии с теплоизоляционным материалом начиная с указанной глубины будет обеспечиваться наиболее оптимальная поверхностная жесткость панели. При этом, за счет того, что материалы, используемые для армирующего слоя, обладают некой упругостью, панель не будет в целом слишком хрупкой и, следовательно, не будет разрушаться при транспортировке и эксплуатации. В случае повреждения облицовочного слоя, что вполне может произойти в процессе эксплуатации панели, разрушение панели в целом не будет происходить, потому как благодаря закреплению облицовочных элементов на слое теплоизоляционного материала, часть панели, которая откололась, останется соединенной с пористой основой.
Предпочтительно армирующий слой содержит материал, выбранный из группы, содержащей тканый или нетканый материал на основе стеклянного, базальтового, карбонового, синтетического полипропиленового, полиэфирного или арамидного волокна.
В качестве материала армирующего слоя - тканых или нетканых материалов на основе вышеперечисленных волокон - могут использоваться такие материалы как, например, стеклоткань, стеклорогожка, стекломаты, рулонный стеклопластик, ровинги, стеклолавсановые материалы, стеклоткани, покрытые алюминиевой фольгой, ткани на основе базальтового и карбонового волокна и т.д. Все вышеуказанные материалы обладают хорошей адгезией к используемому в данной конструкции теплоизоляционному материалу - пенополиуретану, обеспечивая помимо армирования следующие характеристики панели: морозостойкость, влагостойкость, химстойкость, пожаростойкость, стойкость к солнечным лучам, а также стойкость к коррозии и пр., а также обладают низким коэффициентом теплопроводности, что улучает общие эксплуатационные характеристики заявленной панели. Помимо прочего, такая панель будет характеризоваться меньшим весом в сравнении с панелями, армированными материалами на основе металлов, и не будет утяжелять фасады строений, облицованные заявленными панелями.
Так, например, для стеклокомпозитных материалов, из которых может состоять армирующий слой, характерно сочетание высоких прочностных характеристик, сравнительно низкой теплопроводности, высокой атмосферной, водной и химической стойкости, неподверженности коррозии и гниению. Механические свойства такого армирующего слоя определяются преимущественно характеристиками наполнителя и прочностью связи выбранного материала с пенополиуретаном. Изменяя тип ткани и ориентацию волокон, можно в широких пределах регулировать механические свойства армирующего слоя (сравнительные характеристики приведены ниже в Таблице 1 на примере конструкционного стекломата, выбранного для армирующего слоя). Таким образом, основными особенностями и преимуществами подобного армирующегослоя по сравнению с традиционными конструкционными материалами (ДВП, ДСП, фанера, ОСП, ЦСП, металлические профили) являются:
- неподверженность процессам коррозии и гниения;
- стойкость к действию агрессивных сред;
- меньшая плотность;
- прочность;
- высокая усталостная прочность;
- низкая теплоемкость и теплопроводность.
Все вышеперечисленные положительные характеристики обеспечивают уже упомянутые выше преимущества в применении изделий по целевому назначению:
- значительно меньшие затраты на текущее содержание и ремонт;
- снижение массы изделия;
- повышение эксплуатационной надежности и долговечности теплоизоляционной конструкции в целом и каждого изделия отдельно.
3
Целесообразно, что плотность материала армирующего слоя находится в диапазоне 100-600 г/м. Выбор указанного диапазона значений плотности связан с тем, что, таким образом, при необходимости, возможно регулировать степень пропитки армирующего слоя слоем теплоизоляционного материла и размещать армирующий слой либо же на необходимой глубине внутри теплоизоляционного материала, либо формировать с его помощью поверхность панели, свободную от облицовочных элементов. Если требуется полная пропитка материала и размещение армирующего слоя внутри слоя теплоизоляционного слоя на достаточной глубине, то предпочтительно использование материала, обладающего плотностью, находящейся ближе к нижней границе указанного диапазона. Чем ближе необходимо разместить армирующий слой к поверхности панели, тем с большей плотностью материал следует выбирать. Также, в случае возникновения необходимости дополнительного утепления панели, дополнительной защиты слоя теплоизоляционного материала или же предотвращения прилипания теплоизоляционного материала к форме при изготовлении панели, по внешней стороне теплоизоляционного материала может быть добавлен слой утеплителя, например полистирола, или же слой бумаги, или другого материала, обладающего необходимыми свойствами. В таком случае армирующий слой необходимо располагать между слоем теплоизоляционного материала и слоем утеплителя и тогда следует остановить свой выбор на армирующем материале с меньшей плотностью.
Целесообразным является выполнение облицовочного элемента в виде облицовочной плитки. Использование в качестве облицовочных элементов плитки позволяет обеспечить простоту изготовления панели с высокими эстетическими характеристиками, а также позволяет обеспечить желаемый внешний вид и фактуру изготавливаемым панелям.
Предпочтительно инертный сыпучий материал представляет собой кварцевый песок. Указанный материал обладает высокой стойкостью к механическим, химическим, атмосферным и водным воздействиям и широко применяется в производстве декоративно-отделочных материалов.
Также предпочтительно теплоизоляционный материал представляет собой полиуретан.
Целесообразным является то, что теплоизоляционный материал содержит огнестойкие добавки.
Используемый теплоизоляционный материал является легким и прочным гидротеплоизоляционным материалом, имеющим своеобразную структуру, благодаря которой обладает самым низким коэффициентом теплопроводности и самым малым водопоглощением в сравнении с другими теплоизоляционными материалами. Использование вышеуказанного теплоизоляционного материала позволяет обеспечить высокие теплотехнические характеристики заявленной панели.
Заявляемая полезная модель поясняется при помощи графических материалов, представленных ниже.
На фиг. 1 представлен общий вид теплоизоляционной панели.
На фиг. 2 представлен вид сбоку теплоизоляционной панели.
На фиг. 1 представлен вид общий вид теплоизоляционной панели 1, содержащей слой 2 теплоизоляционного материала и набор облицовочных элементов 3, расположенных с зазором 4 друг относительно друга и закрепленных на поверхности теплоизоляционного материала. Также на фигуре представлены отверстия 5 под крепежные элементы.
На фиг. 2 представлен вид сбоку теплоизоляционной панели 1, где помимо приведенных на фиг. 1 позиций показан армирующий слой 6, расположенный в непосредственной близости к внешней поверхности слоя 2 теплоизоляционного материала.
Заявляемая полезная модель реализуется следующим образом.
На опорной поверхности формы для производства теплоизоляционной панели 1 размещают облицовочные элементы 3 в виде облицовочной плитки. Размещение могут осуществлять в каком-то определенном порядке для создания того или иного рисунка, а также могут использовать облицовочную плитку с различными фактурами. Упомянутые облицовочные элементы 3 в закрытой или открытой форме (матрице) размещают с обеспечением зазора 4 друг относительно друга. Далее осуществляют заполнение зазоров 4 инертным сыпучим материалом. После чего осуществляют заливку в форму теплоизоляционного материала, пребывающего в его текучем состоянии, в частности полиуретаном. После заливки теплоизоляционного материала между его поверхностью и крышкой формы укладывают сухой, предварительно раскроенный листовой тканый или нетканый материал. После закрытия крышки формы и фиксации ее посредством замков осуществляют вспенивание полиуретана (его полимеризация) под высоким давлением, при этом происходит пропитывание предварительно размещенного в форме материала теплоизоляционным материалом и при последующей его полимеризации образуется армирующий слой 6 (так называемая высокопрочная «мембрана»), придающий изделию высокую механическую прочность при относительно малой плотности, который будет препятствовать усадке слоя 2 теплоизоляционного материала в теплоизоляционной панели 1 и сохранении ее геометрической формы. Кроме того, после заливки теплоизоляционного материала в форму он по меньшей мере частично проходит сквозь предварительно засыпанный в зазоры 4 инертный сыпучий материал и при последующей полимеризации теплоизоляционного материала происходит формирование материала, заполняющего зазоры 4. После окончания времени выдержки крышку формы открывают и извлекают готовую теплоизоляционную панель 1. Также в ходе размещения в форме исходных материалов в случае необходимости формируют отверстия 5 под крепежные элементы, размещают закладные крепежные элементы, например, закладные шайбы, укладывают элементы из негорючих строительных материалов для формирования противопожарных рассечек или же под крышкой формы размещают специальную пропитанную бумагу с информационным (рекламным) текстом или дополнительный слой теплоизоляции, например, из пенополистирола.
Таким образом, заявляемая полезная модель благодаря своему конструктивному исполнению позволяет достичь технического результата, который заключается в предотвращении деформирования панели под воздействием факторов окружающей среды и обеспечении тем самым высокой эксплуатационной надежности и долговечности как каждой отдельной теплоизоляционной панели, так и теплоизоляционной конструкции из указанных панелей в целом.