Сэндвич-панель для модульного дома

Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкции сэндвич-панелей с твердым утеплителем, и может найти применение при возведенении быстросборных конструкций, в частности, модульных домов.
1. Известен патент РФ №164507 на полезную модель «Быстросборный модульный дом повышенной сейсмостойкости, энергоэффективности и удобства» по заявке №2015102956 от 29.01.2015 г., МПК E04B 1/24, опубликовано 10.09.2016 г.
Полезная модель может быть использована при строительстве малоэтажных, до трех этажей, зданий на основе металлического каркаса из легких стальных тонкостенных профилей и сэндвич-панелей. Строительная конструкция быстросборного сооружения включает в себя несущий каркас из металлических профилей, имеющий нижнюю и верхнюю обвязку, между которыми по периметру установлены угловые и стеновые вертикальные стойки, между которыми установлены внешние и внутренние сэндвич-панели, каркас крыши, также выполненный из металлических профилей с утеплением из сэндвич-панелей и кровлей из металлочерепицы, причем конструктивные элементы несущего каркаса изготовлены на профилегибочных станках из тонколистового оцинкованного металла с определенной конфигурацией, а сэндвич-панели изготовлены также в заводских условиях с использованием пенополиуретана в качестве утеплителя.
Наружный слой внешней фасадной сэндвич-панели выполнен из декоративного металла толщиной 0,5-1,0 мм, а наружный слой внутренней сэндвич-панели выполнен из ОСП (ориентиревано-стружечная плита) или из ДСП (древесно-стружечная плита).
Однако такие панели имеют невысокие теплоизоляционные свойства и недостаточно прочны для использования в качестве самонесущих быстровозводимых конструкций.
2. Известен патент РФ №83781 на полезную модель «Сэндвич-панель» по заявке  №2008152568 от 29.12.2008 г., МПК E04B 2/00, опубликовано 20.06.2009 г.
Полезная модель относится к области строительства, в частности к конструкциям трехслойных сэндвич-панелей с низкогорючим утеплителем. Повышение огнестойкости достигается тем, что в сэндвич-панели, состоящей из двух металлических, с отформованными в замковые соединения краями, листов и расположенного между ними и приклеенного к ним изнутри низкогорючего утеплителя, параллельно стыковочным соединениям с примыканием к ним расположены пластины негорючего утеплителя, особенность заключается в том, что с двух прилегающих к замковой части сторон, стыковочное соединение дополнительно обрамлено металлической полосой с огнезащитным покрытием. Предлагаемая полезная модель может быть применена при изготовлении сэндвич-панелей в случаях, когда необходимо повысить огнестойкость панели.
3. Известен патент РФ №59096 на полезную модель «Сэндвич-панель для щитового дачного дома» по заявке №2006129372 от 15.08.2006 г., МПК E04C 2/24, опубликовано 10.12.2006 г.
В данной полезной модели сэндвич-панель включает несущий каркас, который состоит из наружной и внутренней прямоугольных рам равного внешнего габарита, один из брусьев длинной стороны рамы имеет ширину, превышающую ширину брусьев остальных сторон. Рамы смещены друг относительно друга по ширине и скреплены воедино с образованием выступов для присоединения к другим панелям, наружная рама имеет силовой элемент, установленный по длине рамы, а внутренняя рама - по меньшей мере, три силовых элемента, установленных по ширине рамы. При этом силовые элементы выполнены из брусьев и по торцам прикреплены к рамам. Между внутренней рамой каркаса и внутренней обшивкой размещен слой гидроизолятора, между наружной рамой каркаса и наружной обшивкой - слой пароизолятора, пространство между которыми заполнено утеплителем. Обшивки выполнены из древесных плит, а выступы для присоединения к другим панелям покрыты слоем ленточного уплотнителя на основе вспененного полиэтилена
4. Известно изобретение «Структурная изолированная панель для модульного здания» по патенту GB №2588833A с приоритетом от 11.11.2019 г., МПК E04C 2/284, E04C 2/30 E04B 1/14, опубликовано 12.05.2021 г.
Структурная теплоизоляционная панель SIP для модульного здания содержит первую структурную панель, вторую структурную панель с изолирующей сердцевиной, зажатой между ними. Панель SIP имеет канавку для приема опоры. Система канавок проходит вдоль края SIP и имеет первую боковую стенку на первой конструктивной плите и вторую боковую стенку на изолирующей сердцевине, так что канавка отделена от второй конструктивной плиты изолирующей сердцевиной. Система канавок может содержать две параллельные канавки, проходящие по всей периферии SIP. Структурные плиты могут представлять собой стеновые плиты из оксида магния. Изолирующая сердцевина может состоять из вспененного полистирола. Изолирующий сердечник может иметь канал для размещения электрического провода. Опора может иметь поперечное сечение C, U или H. Также заявлена конструкция СИП, состоящая из первого и второго СИП с вспучивающимся слоем между ними. Вспучивающийся слой может быть твердым или мягким. Опора может быть стальной.
5. Известна международная заявка WO2021123838A1 на изобретение «Структурная изолированная панель (SIP) для модульного здания» с приоритетом 20.12.2019 г., МПК E04B 1/14, опубликовано 24.06.2021 г.
Структурная теплоизолированная панель SIP для здания, в которой SIP может быть присоединена к другой такой же панели SIP для создания конструкции здания. Панель SIP содержит раму, первую плиту, прикрепленную к первой поверхности рамы, вторую плиту, прикрепленную ко второй стороне рамы, и изолирующий слой, ограниченный рамой и первой и второй досками. Каркас изготовлен из армированного волокном пластика, FRP. Рама имеет соединительную поверхность, которая обращена в сторону от центра масс SIP, чтобы ее можно было сопрягать с соединительной поверхностью рамы другой такой SIP.
В частных случаях:
- соединительная поверхность проходит по всему периметру SIP;
- каркас содержит краевые элементы с элементами крепления (в частности, скобы);
- по крайней мере два краевых элемента соединены друг с другом с помощью клея;
- первая плата и вторая плата каждая содержат плату из оксида магния;
- первая доска и вторая доска имеют толщину от 3 мм до 25 мм;
- в котором первая доска и вторая доска каждая соединены с рамой с помощью клея;
- изолирующий слой содержит негорючую минеральную вату;
- изолирующий слой имеет толщину от 50 мм до 250 мм;
- панель дополнительно содержит наружное покрытие, нанесенное на вторую доску;
- наружное покрытие содержит водостойкий материал, такой как силиконовый слой;
- панель дополнительно содержит внутреннее покрытие, нанесенное на первую доску,
которое содержит огнестойкий материал, такой как мягкий или твердый уголь;
- Узел SIP, содержащий SIP, соединенный с другим таким SIP, в котором соединение
осуществлено на соединительных поверхностях с использованием клея, в частности -
клей содержит двухкомпонентный метакрилатный клей.
Firststroy.ru
6. В Интернете, на портале содержатся сведения о HPL-панелях - материале для отделки фасадов.
(https://firststroy.ru/chto-takoe-fasadnye-hpl-paneli-chto-eto-harakteristiki-preimushhestva-i-nedostatki.html#:~:text=HPL%2D%D0%BF%D0%B0%D0%BD%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%E2%80%93%20%D1%8D%D1%82%D0%BE%20%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BB%2C,%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%82%D1%81%D1%8F%20%D0%BA%D0%B0%D0%BA%3A%20%C2%AB%D0%BB%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B0%D1%82%20%D0%B2%D1%8B%D1%81%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%C2%BB).
HPL-панели - это композитный материал, по технологии производства напоминающий ламинат.Абревиатура «HPL» расшифровывается так: «high pressure laminate», что переводится как: «ламинат высокого давления». Производят панели из пропитанной термореактивными смолами целлюлозы, которая служит основой, и дополняется несколькими слоями крафтовой бумаги. Все это прессуется под высоким давлением, потом панели покрывают составом из акрила. В итоге получается прочный фасадный материал.
3
Фасадные панели достаточно разнообразны по размерам, толщине и цветовой гамме. Длина панелей от 2,8 до 4,1 метра, ширина - от 1,3 до 1,85 метра, толщина от 2 до 26 мм. Вес зависит от толщины, например, квадратный метр HPL-панели, толщиной в 6 мм, весит 8,7 кг. Плотность панели - 1-1,2 грамма на см, панели «работают» при температурах от  -60 до+80 градусов, влагопоглощение - 1%.
Преимуществами HPL-панелей является то, что они:
- влагостойкие, не боятся перепадов температур, солнечных лучей;
- имеют незначительный вес, что облегчает их монтаж и что они не создают существенную нагрузку на фундамент;
- достаточно прочные, стойкие к механическим воздействиям;
- хорошо отмываются, поэтому удобны при уходе за фасадом;
- имеют большой выбор размеров, толщины, разнообразие цветов, текстур и рисунков: под металл, под дерево, под камень.
Недостатками HPL-панелей является то, что они:
- как правило, имеют большие размеры, что требует надежного их крепления при монтаже;
- имеют довольно высокую стоимость;
- обладают высокой горючестью - после+180°С загораются.
В итоге, HPL-панели не являются идеальным фасадным материалом из-за его высокой горючести. Тем не менее, HPL-панели используются не только для фасадов, но и для изготовления мебели, и в качестве внутренней отделки стен.
7. Известен патент РФ №157908 на полезную модель «Сэндвич-панель» по заявке №2014151693 от 19.12.2014 г., МПК E04B 2/00, B61D 17/00, опубликовано 20.12.2015 г.
Полезная модель относится к конструкциям сэндвич-панелей с низкогорючим утеплителем для производства мобильных технологических модулей для газовиков и нефтяников, а также для изготовления корпусов автомобильных кузовов-фургонов. Сэндвич-панель содержит наружные, внутренние обшивы и центральный слой из экструдированного пенополистирола, с нанесенными на них слоями клея, и последу-ющим холодным прессованием, причем наружные и внутренние обшивы выполнены двухслойными, причем наружная обшива имеет внешний слой, выполненный из алюминиевого листа, а второй слой - из фанеры толщиной 4 мм, обеспечивающий дополнительную жесткость конструкции, а внутренняя обшива содержит один слой фанеры, толщиной 4 мм, приклеенный к экструдированному пенополистиролу, а второй внутренней слой, являющийся обшивкой кузова, выполнен в зависимости от назначения кузова-фургона из различных отделочных материалов, при этом в сэндвич-панели предусмотрены закладные элементы из фанеры для крепления на кузове-фургоне внутреннего оборудования, а все слои после нанесения клея и размещения закладных элементов спрессованы путем холодного прессования под воздействие вакуума в течение 7-14 часов.
8. Известен патент РФ №132037 на полезную модель «Сэндвич-панель (Варианты)»
по заявке №2013122258/05 от 15.05.2013 г., МПК В32В 27/00, опубликовано 10.09.2013.
2
Сэндвич-панель в первом варианте исполнения содержит два поверхностных слоя (обшивы) и центральный слой из экструдированного пенополистирола или пенопласта, причем поверхностные слои выполнены из монолитного или слоистого пластика, при этом между поверхностными слоями и центральным слоем нанесен равномерный слой клея, а поверхностные и центральный слои после нанесения слоя клея спрессованы в течение от 1 мин до 24 ч путем холодного прессования давлением 8 кг/см (прототип).
3
Поверхностные слои могут быть выполнены из полиэтилена, полистирола, слоистого пластика, бумажно-слоистого пластика и других пластиков. В качестве клея могут быть использованы клеи на полиуретановой основе как однокомпонентные, так и двухкомпонентные, а также расплавы на основе ЭВА (этилвинилацетата). В качестве центрального слоя могут быть использованы экструдированный пенополистирол (пенополистирол) и свободновспененный полистирол (пенопласт) плотностью от 15 до 45 кг/ми толщиной от 4 мм до 200 мм.
2
При этом важное значение имеет то, каким образом образован слой клея между поверхностными слоями и центральным слоем. Если слой клея будет относительно толстым и неравномерным, то вес сэндвич-панели увеличивается, а прочностные свойства панели в виду недостаточной жесткости соединения между слоями будут резко снижены. В то же время слишком тонкий и неплотный слой клея не обеспечивает необходимых прочностных характеристик сэндвич панели. Для обеспечения требуемой толщины и плотности слоя клея, а также необходимой величины адгезии надо, чтобы после нанесения слоя клея сэндвич-панель была сжата в зависимости от используемого клея в течение времени от 1 мин. до 24 часов путем холодного прессования давлением 8 кг/см, что создает условия для образования плотного слоя клея, равномерно распределенного по всей поверхности соединения.
Недостатками данной сэндвич-панели является ее недостаточная прочность и отсутствие стыковочных элементов для возможности использования в быстросборных сооружениях.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение несущей способности и прочности сэндвич-панели, а также упрощение изготовления и монтажа сборных конструкций за счет использования стыковочных элементов узловых соединений, сформированных при изготовлении самих сэндвич-панелей.
3
Техническая задача решается за счет того, что в известной сэндвич-панели, представляющей собой неразборную конструкцию из спрессованных поверхностных обшив и центрального слоя из твердого утеплителя со слоями клея между ними, согласно по-лезной модели поверхностные обшивы выполнены двухслойными: с внешним слоем из декоративного бумажного слоистого пластика высокого давления (ДБСП) толщиной 0,5-1,5 мм, и внутренним слоем из фанеры толщиной 9-12 мм, а центральный слой твердого утеплителя выполнен толщиной 90-150 мм из материала плотностью от 45 до 130 кг/м, причем сэндвич-панель выполнена со вставленными и вклеенными в слой твердого утеплителя до прессования закладными деталями из массива древесины, фор-мирующими стыковочные элементы узла быстросборного соединения под требуемым углом с ответными стыковочными элементами другой сэндвич-панели. При этом, для обеспечения прочности соединения таких сэндвич-панелей, объем закладных деталей должен составлять от 5% до 10% объема самой сэндвич-панели.
Все указанные количественные показатели получены экспериментально.
Сэндвич-панели заявляемой конструкции используют как элементы несущих стен, пола и кровли при строительстве модульных быстросборных домов.
Для соединения панелей между собой в сэндвич-панелях предусмотрены закладные элементы из бруса. Они расположены в местах будущего соединения панелей и закладываются в панель непосредственно перед сборкой всей панели. Поверхностные обшивы и центральный слой после нанесения клея и размещения вклеенных закладных элементов спрессованы путем холодного прессования в течение 7-14 часов. После прессования сэндвич-панель представляет собой очень прочное неразборное соединение с достаточно высокими теплоизолирующими свойствами. Производство заявляемых сэндвич-панелей осуществляется в заводских условиях на современном оборудовании.
В частных случаях выполнения заявляемой сэндвич-панели:
- в качестве твердого утеплителя использован экструдированный пенополиуретан;
- в качестве клея использован клей полиуретановый Loctite 7225 В;
- в качестве клея использован клей полиуретановый Loctite UK 8303 HO комп.A и отвердитель Loctite UK 5400;
- стыковочные элементы закладных деталей для соединения пола и стен выполнены в виде соединения «шип-паз», как правило, прямоугольной формы;
- стыковочные элементы закладных деталей для соединения стен и кровли выполнены в виде соединения «шип-паз» трапециевидной формы;
- высота шипа (глубина паза) у закладной детали составляет 35-65% от ее высоты, а ширина шипа (ширина паза) у основания - 30-55% от ширины закладной детали;
- стыковочные элементы половых сэндвич-панелей между собой выполнены в виде соединения «в четверть», внахлест (в половину дерева: по длине, при угловом концевом соединении, при срединном соединении под прямым углом).
Таким образом, благодаря выполнению сэндвич-панели, содержащей все указанные существенные признаки, обеспечивается повышение ее несущей способности и прочности, а также упрощение монтажа сборных конструкций за счет использования стыковочных элементов для узлов быстросборных соединений, сформированных при изготовлении самих сэндвич-панелей.
Заявляемая полезная модель - сэндвич-панель для модульного дома поясняется следующими чертежами:
на фиг.1 представлена структура сэндвич-панели (разрез по толщине);
на фиг.2 представлен пример соединения сэндвич-панелей (разрез по толщине) с помощью стыковочных элементов закладных деталей при шиповом соединении пола, стены и кровли, а также при формировании пола путем соединения внахлест «в половину дерева» в длину.
3
Заявленная сэндвич-панель в общем случае выполнения (Фиг.1) представляет собой неразборную конструкцию из спрессованных следующих элементов: двух поверхностных двухслойных обшив, состоящих из внешнего слоя 1 декоративно бумажного слоистого пластика высокого давления толщиной 0,5-1,5 мм и внутреннего слоя 2 из фанеры толщиной 9-12 мм, а также центрального слоя утеплителя 3 из материала плотностью 45-130 кг/м и толщиной 90-150 мм, скрепленного с помощью клея 4 с обшивами; причем в слой утеплителя 3 в подготовленный заранее (выпиленный) паз вставлены и вклеены с помощью клея 4 до прессования закладные детали 5 из массива древесины, составляющие 5-10% объема самой сэндвич-панели и формирующие стыковочные элементы узла соединения 6 под требуемым углом с ответными стыковочными элементами закладных деталей 5 другой сэндвич-панели.
В частных случаях выполнения сэндвич-панель содержит те же элементы, что и в общем случае (Фиг.1) с конкретизацией того, что в качестве твердого утеплителя использован экструдированный пенополиуретан; в качестве клея использован клей полиуретановый Loctite 7225 В или Loctite UK 8303 HO комп.A с отвердителем Loctite UK 5400.
В другой группе частных случаев выполнения сэндвич-панель содержит те же элементы, что и в общем случае (Фиг.1) с конкретизацией того, что у закладных деталей 5 стыковочные элементы узла соединения 6 пола и стен выполнены в виде соединения «шип-паз», как правило, прямоугольной формы; стыковочные элементы узла соединения 6 стен и кровли - в виде соединения «шип-паз» трапециевидной формы, а для формирования пола - в виде узла соединения 6 внахлест «в половину дерева» в длину (Фиг.2). При этом высота шипа/глубина паза у закладной детали составляет 35-65% от ее высоты, а ширина шипа/ширина паза у основания - 30-55% от ширины закладной детали.
Заявленную сэндвич-панель для модульного дома в общем и во всех частных случаях выполнения (см. фиг..1,2) используют в качестве элементов несущих стен, пола и кровли при строительстве модульных быстросборных домов.
Для соединения панелей между собой в сэндвич-панелях предусмотрены закладные детали 5 из бруса, формирующие стыковочные элементы узлов 6 быстросборного соединения под требуемым углом с ответными стыковочными элементами присоединяемой сэндвич-панели. Они расположены в местах будущего соединения панелей и закладываются в подготовленный заранее (выпиленный) паз с нанесенным слоем клея 4 в слое утеплителя 3 панели непосредственно перед сборкой всей панели. Поверхностные обшивы из слоев 1,2 и центральный слой 3 после нанесения клея 4 и размещения закладных элементов 5 спрессовывают путем холодного прессования в течение 7-14 часов. После прессования сэндвич-панель представляет собой очень прочное неразборное соединение с достаточно высокими теплоизолирующими свойствами. Производство заявляемых сэндвич-панелей осуществляется в заводских условиях на современном оборудовании.
Таким образом, сэндвич-панель заявляемой конструкции обладает высокой несущей способностью и прочностью при достаточно высоких теплоизолирующих свойствах, а также повышенным удобством эксплуатации, так как обеспечивает упрощение монтажа сборных конструкций за счет использования сформированных при изготовлении самих сэндвич-панелей стыковочных элементов для узлов быстросборных соединений, в том числе при строительстве модульных домов.