Гибкая многослойная строительная панель
FLEXIBLE MULTI-LAYER CONSTRUCTION PANEL

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области строительства каркасных сооружений. Подробнее изобретение относится к гибким многослойным строительным панелям (сэндвич-панелям) и представляет собой гибкую многослойную строительную панель, предназначенную для использования в строительстве при укрытии капитальных и некапитальных сооружений, состоящую из двух слоев материала ПВХ с заполнением слоя минераловатного утеплителя между ними.
Уровень техники
Современные тенденции требуют современных решений.
Разрастание городов и инфраструктуры требует быстрого и недорогого строительства зданий и сооружений различного типа.
Широкое распространение получили каркасные быстровозводимые конструкции. Они используются для строительства торговых площадей любой площади, спортивных павильонов, таких как теннисные корты, ледовые арены, складов, ангаров, животноводческих комплексов и т.д.
Последние годы такие конструкции активно используются для возведения временного жилища, мобильных госпиталей.
В основе быстровозводимых конструкций лежат многослойные строительные панели, состав и толщина которых определяется назначением готовой конструкции.
Например, многослойная строительная панель типа сэндвича, известная из документа RU 2627056, (СИЛЬКАРТ С.П.A. (IT)), 03.08.2017, имеет теплоизоляционные свойства и используется для производства крыш и стен зданий. Панель включает основной слой из изоляционного материала, содержащий первую поверхность и вторую поверхность; первый усиливающий слой из металлического материала, соединенный с основным слоем по вышеуказанной первой поверхности; второй усиливающий слой, соединенный с основным слоем по вышеуказанной второй поверхности, при этом вышеуказанный второй усиливающий слой содержит слой, изготовленный из полимерного материала; основной слой расположен между первым и вторым усиливающими слоями, и вышеуказанный второй усиливающий слой содержит добавочный волокнистый защитный слой, прикрепленный к вышеуказанному слою из полимерного материала.
2
Изобретение, известное из документа RU132037, (Александров Сергей Николаевич (RU), Шилин Александр Александрович (RU)), 10.09.2013, характеризуется наличием двух поверхностных слоев и центрального слоя из экструдированного пенополистирола или пенопласта, отличающееся тем, что 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.
Все приведенные в настоящем описании изделия облают хорошими теплоизоляционными свойствами и прочностью, из-за чего активно используются в строительной сфере.
Однако в силу специфики своей конструкции многослойные панели имеют ряд ограничений, связанных с их применением.
Например, невозможность использования для изготовления конструкций округлой, неровной или сложной формы. Наличие в составе панели металлических листов или сетки, стеклоткани, жестких листов ПВХ делает сложным или невозможным ее изгиб. Панели большого объема, не содержащие металлических конструкций, также сложно изгибаются. В некоторых случаях при изгибе происходит скатывание утеплителя, возникает разрыв в месте склеивания или сваривания слоев.
Дополнительным недостатком является сложность и длительное время монтажа конструкций, состоящих из многослойных панелей.
Тонкие многослойные изделия легко согнуть, однако они характеризуются невозможностью или ограниченностью использования в условиях холодного климата, что связано с низким уровнем герметичности, тепло- и влагоизоляции, повышенными теплопотерями в местах соединения панелей.
Раскрытие сущности изобретения
Предлагаемое к патентованию решение благодаря своему составу лишено указанных выше недостатков и направлено на решение проблемы их устранения.
Объектом изобретения является многослойная гибкая строительная панель, содержащая два поверхностных слоя, выполненных из материала ПВХ, и расположенный между ними слой теплоизолирующего материала, характеризующаяся тем, что поверхностные слои, выполненные из материала ПВХ, включают сетчатую основу, выполненную из переплетенных полимерных нитей, покрытую с, по меньшей мере, одной стороны ПВХ, на внутренней стороне поверхностного слоя расположены фиксирующие элементы, также характеризующаяся тем, что слой теплоизолирующего материала зафиксирован этими элементами.
Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является его способность повторять внешний контур каркаса конструкции прямой, округлой или неправильной формы без нарушения ее прочности, целостности или теплопроводности.
В отличие от известных аналогов настоящее решение не предусматривает какого-либо прикрепления (с использованием клеящих агентов, сварки и т.д.) теплоизолирующего материала к материалу ПВХ. Расположенные на внутренней поверхности поверхностных слоев фиксирующие элементы не дают теплоизолирующему материалу свободно перемещаться внутри конструкции, обеспечивая его фиксацию и равномерное распределение внутри панели. При этом, поскольку внутренний слой не приклеен или иным образом не прикреплен жестко к поверхностному слою, использование изделия при покрытии конструкций с острыми углами или требующих растяжения материала не приводит к возникновению разрывов теплоизоляционного слоя.
Техническим результатом также является повышенная герметичность, теплоизоляция и гидроизоляция, конструкций, покрытых заявленными панелями, по сравнению с конструкциями, покрытыми жесткими панелями или тентом.
Техническим результатом также является простота и уменьшенное время возведения здания и улучшение качества сборки, так как риск допущенных ошибок при монтаже сводится к минимуму.
Применение изобретения при строительстве сооружений позволяет снизить вес металлической конструкции.
Раскрытые выше свойства обеспечиваются за счет сочетания в предлагаемом изделии гибкости и прочности.
Общая гибкость изделия позволяет обходить углы до 90 градусов и менее, без потери теплоизоляции и гидроизоляции.
Изделие используются для временного и капитального строительства.
К временным зданиям можно отнести здания для размещения рабочих на строительной площадке, укрытие зерновых культур на момент сбора урожая, административно-жилой комплекс для временного проживания спортсменов, киоски, навесы и т.д.
К объектам капитального строительства можно отнести промышленные, торговые и общественные здания.
Материал ПВХ, используемый в предлагаемой многослойной панели, состоит из: сетчатой основы и верхнего слоя.
Сетчатая основа состоит из переплетающихся полимерных нитей. Как правило, используются нити из лавсана, полиэстера или нейлона, также могут использоваться комбинации этих нитей, но данные варианты не являются ограничивающими.
В частном варианте основа ткани состоит из нитей полиэстера и лавсана.
Толщина нити составляет 100-200 текс. Толщина нити может составлять 100-120, 100-130, 100-140, 100-150, 100-160, 100-170, 100-180, 100-190 текс.
Толщина нити может быть выбрана из 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200 текс.
2
Плотность перекрытия нитей составляет 6×6; 7×7; 8×8; 9×9 или 12×12 нитей на 1 см.
Как правило, нити основы и утка переплетаются под углом 90°.
В зависимости от плотности и способа плетения синтетической основы ткани ПВХ, ПВХ ткань выдерживает нагрузки до 4000 daN/5 см. Это показатель прочности, выражающий, сколько деканьютонов (килограммов) выдерживает лента материала, шириной в 5 см.
2
Вес основы составляет от 200 до 1500 г/м.
На синтетическую полиэстеровую основу с одной или двух сторон наносится слой, который включает поливинилхлорид. Верхний слой может быть выполнен из поливинилхлорида с добавлением пластификатора.
Основа может быть покрыта поливинилхлоридом с одной или двух сторон.
Толщина слоя материала ПВХ составляет 0,5-2 мм.
На внутренней стороне поверхностного слоя расположены фиксирующие элементы.
В качестве фиксирующих элементов могут выступать элементы различной формы и размера, предотвращающие свободное перемещение слоя теплоизолирующего материала между поверхностными слоями.
Фиксирующие элементы представляют собой припаянные полосы из ПВХ материала.
Полосы могут быть припаяны вертикально, горизонтально, под углом. Фиксирующие элементы представляют собой вертикально припаянные полосы из ПВХ материала.
Фиксирующие элементы могут представлять собой волнистые линии, геометрические фигуры и т.д.
Количество фиксирующих элементов на квадратный метр от 1 до 10 погонных метров.
Количество фиксирующих элементов на квадратный метр от 1 до 4 погонных метров.
Фиксирующие элементы могут быть расположены вертикально, горизонтально или диагонально.
Материал ПВХ в частном варианте может быть покрыт лаком с одной или двух сторон. Лак может представлять собой акриловый лак.
Если материал покрыт лаком, слой лака наносится на поливинилхлорид.
Лак может быть составлять один или более слоев. Количество слоев лака может составлять 1-4, предпочтительно, 1-2 слоя.
В изобретении может использоваться разноцветный лак.
При этом нанесенный по меньшей мере один слой лака не приводит к утрате гибкости как ПВХ материала, так и панели в целом.
На ПВХ материал с одной или двух сторон может быть нанесен один или более дополнительных слоев.
Дополнительный слой может быть выбран из слоя оксида титана, слоя лака поливинилиденфторида, слоя политетрафторэтилена, слоя силикона, слоя полиуретана.
Дополнительный слой может включать компонент, обеспечивающий антибактерицидную защиту от грибков и/или плесени.
Количество и последовательность нанесения слоев определяется особенностями покрываемой конструкции, климатическими условиями, погодными условиями и т.д.
Дополнительный слой может представлять собой слой антигрибкового или антибактериального компонента.
Например, в состав ПВХ покрытия могут входить специальные УФ стабилизаторы, фунгициды и микробиоциды, ионы серебра, которые защищают покрытие и несущую основу от атмосферных воздействий, образования колоний микроорганизмов н плесени, замедляя при этом процесс старения.
Температурный диапазон использования материала ПВХ может составлять от -50 до +70°C.
Температурный диапазон использования материала ПВХ может составлять от -60 до +70°C.
Слой теплоизолирующего материала может быть выполнен из волокнистого утеплителя толщиной 20-400 мм с коэффициентом теплопроводности до 0,04 Вт/мК.
Слой теплоизолирующего материала может быть выполнен из базальтового утеплителя или стекловолокнистого утеплителя.
Слой теплоизолирующего материала может быть выполнен из минеральной ваты, стекловаты, пенополиизоцианурат, пенополиуретан, экструдированный пенополистирол.
2
Плотность поверхностного слоя составляет .0.5-1,2 кг/м.
3
Плотность теплоизолирующего слоя составляет 30-120 кг/м
Толщина слоев и панели определяется поставленной задачей, например, климатическими условиями, назначением строения и т.д.
Ширина панели составляет 1000-40000 мм; длина панели составляет 1000-50000 мм.
Соотношение толщины слоев составляет от 1:2:1 до 1:400:1.
Соотношение толщины слоев составляет от 1:10:1 до 1:100:1.
Соотношение толщины слоев составляет от 1:50:1 до 1:200:1.
Соотношение толщины слоев составляет от 1:100:1 до 1:200:1.
Соотношение толщины слоев составляет от 1:200:1 до 1:300:1.
Многослойная панель может быть изготовлена путем сборки или компоновки.
Способ состоит из следующих этапов:
- раскрой тентового материала;
- напайка поддерживающих узлов;
- укладка утеплителя;
- подрезание утеплителя (при необходимости);
- предварительная сборка многослойной строительной панели;
- запайка изделия;
- маркировка;
- паллетирование.
Соединения элементов могут быть выполнены сваркой горячим воздухом без применения присадочного материала либо сваркой током высоких частот (ТВЧ-сварка).
Прочность швов спайки достигается необходимой величиной перехлеста спаиваемых деталей от 20 до 120 мм.
Краткое описание чертежей
Рис. 1 - сетчатая основа материала ПВХ.
Рис. 2 - поверхностный слой, состоящий из сетчатой основы, двух слоев ПВХ и одного или двух слоев лака.
Рис. 3 (а-г) изготовление многослойной строительной панели (сэндвич-панели).
Рис. 4 (а, б). Строительство ангара (пример 3).
Осуществление изобретения
Приведенные ниже примеры не ограничивают изобретение, а лишь раскрывают информацию о вариантах изготовления многослойных строительных панелей и возможности их использования с достижением технического результата.
Пример 1. Изготовление панели.
Тентовая структура «Гибкий сэндвич» является изделием заводской готовности.
Материал ПВХ поставляется на производственную площадку, где он проходит первичную сортировку и входной контроль. Далее происходит раскрой тентового материала в размеры, соответствующие конструкторской документации.
После раскроя производится напайка диагональных поддерживающих узлов, которые в дальнейшем препятствуют изменению местоположения утеплителя в структуре. Сварка тента производится с помощью аппаратов горячего воздуха, либо ТВЧ. После напайки поддерживающих узлов происходит укрупненная сборка тентового полотна гибкого сэндвича. Утеплитель, используемый в гибком сэндвиче, предварительно подрезается в соответствии с конструкторской документацией и укладывается между фиксирующими элементами.
Далее производится окончательная запайка изделия, маркировка и паллетирование.
Соединение полотнищ тканей ПВХ осуществляется путем прогрева нахлеста потоком горячего воздуха, подаваемого специальным сварочным оборудованием. При сваривании больших полотнищ используются автоматические и полуавтоматические аппараты. Для ремонта тентовой ткани, а так же небольших по объему работ обычно применяется ручной инструмент. Сварной шов в обязательном порядке должен проходить контроль качества, для выявления возможных дефектов (пустот, складок).
На рис.3 (а-г) проиллюстрирован процесс производства тентовой структуры «Гибкий сэндвич».
Пример 2. Эксплуатация изделия
На Сахалине было построено быстровозводимое здание для хранения и обслуживания техники МЧС России.
Применялась тентовая структура «Гибкий сэндвич» со следующими характеристиками:
- Один слой
- минераловатный утеплитель, толщиной 150 мм
- толщина материала ПВХ: 1,2 мм.
- покрытие акриловым лаком с двух сторон ткани ПВХ;
- длина 36 м
- ширина 24 м
- высота в коньке 7
- толщина 150 мм
- угол ската крыши 12
2
- прочность на разрыв 400 кг/см
- тепловые характеристики 0,038 Вт/м°C
2
- прочностные характеристики соответствуют распределенной нагрузке 8000 кг/м и не зависят от наличия системы прогонов кровли, а только от общей несущей способности каркаса здания.
Технически прогиб изделия не ограничен условиями герметичности т.к. узлы примыкания изделий друг к другу так же пропаиваются, и кровля со стенами представляет собой полностью герметичную оболочку здания.
Одновременно, на соседней площадке возводилось здание Гидрометеоцентра из жестких сэндвич-панелей.
- один слой
- Сэндвич-панель 150 мм
- минераловатный утеплитель
- длина 26 м
- ширина 24 м
- высота в коньке 6 м
- толщина 150 мм
- угол ската крыши 12
2
- прочность на разрыв соответствует пределу прочности на растяжение стали С255 - 2550 кг/см.
- тепловые характеристики 0,035-0,040 Вт/м°C.
2
- прочностные характеристики кровельных сэндвич панелей зависят от шага опорных прогонов. При этом допустимая нагрузка для кровельных сэндвич панелей толщиной 200 мм в пролете при шаге прогонов 1,5 метра составляет 600 кг/м.
Герметичность замков кровельных сэндвич панелей ограничивает максимальный прогиб изделия в пределах L/200.
Здание, возведенное с использованием гибкого сэндвича, было построено за 1,5 месяца, здание Гидрометцентра - за 2,5 месяца.
Расходы по использованному металлу составили 1 к 2.
После зимней эксплуатации, при ветровой и снеговой нагрузках в здании Гидрометцентра были обнаружены деформации в швах стыковки с нарушением утепления в районе металлических фасонных элементов. За счет применения гибкого сэндвича согласно изобретению, который не является жестко закрепленной конструкцией, зимой удалось избежать подобных деформаций и сохранить тепловой контур по всем местам стыков полотен ГС.
Пример 3 Эксплуатация изделия
Заказчиком было дано задание на возведение склада. К готовому объекту предъявляются, в частности, следующие требования.
Допустимая масса снегового покрова - до 210 кг./кв. м.
Предельно допустимая скорость ветра - до 38 кг./кв. м.
Расчетная температура эксплуатации - От -50 до +50
Сооружение сейсмически устойчиво
Технические характеристики ангара 20,0×22,0×4,0 м. и измеряется по стене до низа несущей конструкции.
Характеристики комплекта:
Каркас каркасно-тентовой конструкции:
Системы, поддерживающие металлокаркас, выполненные в виде пространственной конструкции жестких цепных звеньев, соединенных кинематическими парами первого рода.
Для изготовления систем, поддерживающих в качестве основного материала, используются стальные профили замкнутого сечения, изготовленные по техническим условиям разработчика из стали марки С235. Металлоконструкции покрыты грунт ВЛ-02, эмаль ХВ-16.
Поддерживающие системы поставляется на площадку в полной заводской готовности и состоит из унифицированных сборочных единиц (подконструкции), которые укрупняются при монтаже.
Ограждающая конструкция - тентовая структура «Гибкий сэндвич» заводского изготовления:
- (внешний слой): ткань ПВХ - морозостойкая, не вступает в реакции с химическими материалами, отлично пропускает свет, устойчива к воздействию ультрафиолета, не боится перепадов температур.
- (внутренний слой): морозостойкая, не вступает в реакции с химическими материалами, отлично пропускает свет, устойчива к воздействию ультрафиолета, не боится перепадов температур. Цветовые решения тента Ral 9003 (сигнальный белый). Утеплитель - минеральная вата, толщина 50 мм. Группа горючести утеплителя - НГ.
Ворота распашные с торца сооружения ширина 5,0 м, высота 3,5 м., с калиткой (0,9×2,1 м) - 1 шт.
Решетки вентиляционные на торцах ангара 0,6×1,2 м - 2 шт.
2
2
3
3
Для возведения склада использовалось изделие толщиной 50 мм, которое состоит из 2-х слоев ткани ПВХ плотностью от 500 г/м до 1100 г/м с утеплителем из минераловатных плит плотностью от 35 кг/м до 90 кг/м (рис. 4 (а)).
Возведенный объект подходит для эксплуатации при наружной температуре воздуха до -20°C, при этом изделие позволяет сохранять температуру до +10°C внутри помещения (рис.4 (б)).
Пример 4. Эксплуатация изделия.
По аналогии с вышеприведенными методиками возведен объект в Симферополе. Назначение объекта: ангар.
2
2
3
3
Для возведения объекта используется изделие толщиной 100 мм., состоящая из 2-х слоев ткани ПВХ плотностью от 500 г/м до 1100 г/м с утеплителем из минераловатных плит плотностью от 50 кг/м до 90 кг/м.
Данное изделие предназначено для использования при наружной температуре воздуха до -25°C, при этом изделие позволяет сохранять температуру до +15°C внутри помещения.