Три основных компонента SIP – наружное покрытие, сердцевина и склеивающие материалы, которые служат для связывания воедино наружного покрытия и сердцевины.
Давление и время затвердевания также являются частью уравнения и необходимы для того, чтобы спрессовать эти элементы вместе.
Наружный слой
Панели с пенистым наполнением могут изготавливаться с любым количеством материалов, входящих в состав с сердцевины, для создания строительного компонента. При этом, основным материалом для изготовления наружного покрытия на сегодняшний день является OSB. Тенденции к использованию различных типов поверхности для специального применения все еще находится в стадии разработок.
Наружный слой из OSB
Существует две причины, почему для материала наружного слоя SIP используется именно OSB. Во-первых, это технологически обработанный продукт из древесины, который прошел ряд жестких испытаний и показал свою пригодность для его использования в качестве несущего материала. Второе – это его доступность в больших объемах, необходимых для производства SIP. Сама OSB не похожа на любую другую плиту из клея и стружки, как, например, ДСП, древесностружечная плита или пластинчатая (вафельная) плита. Будучи изобретенной в 1978, в результате развития этой технологии появилась высоко-технологичная панель, которая постоянно изменяется, чтобы соответствовать все новым требованиям.
Общепринятая толщина поверхностей OSB 5/16, 3/8, 7/16, 1/2, 5/8 и 3/4 дюйма. Теоретически, любая из обозначенных величин мажет быть заказана при изготовлении SIP. Но, учитывая, что на отдельные величины не имеется результатов технологических испытаний, они могут быть исключены из действующего стандарта для панелей SIP.
Что такое OSB (ориентированно-стружечная плита).
Технология OSB начинается с заготовки молодых, быстрорастущих деревьев (в основном осина и южная желтая сосна). После снятия коры, необработанный лесоматериал обрабатывается на прецизионном станке для получения прядей, длиной не более 4 дюймов и толщиной около 0.0027 дюймов. Эти пряди сортируются и проходят через сушку при температуре, способной достигать 760°С. Затем эти тонкие древесные пряди прямоугольной формы укладываются слоями под прямым углом друг к другу, покрываются жидким или порошковым резиновым водоотталкивающим клеем, и формируют настил в виде плиты. Для лицевого слоя пряди располагают вдоль плиты, в то время, как слои в середине располагаются перпендикулярно плите, придавая OSB больше прочности по всей длине. Эти настилы OSB имеют формат обрезанной полосы и склеиваются воедино под температурой и под давлением для создания строительной панели.
OSB была принята в качестве эквивалента строительной плите из клееной фанеры большинством национальных стандартов. Поверхности из OSB на всех сертифицированных SIP должны иметь заводской штамп, который гарантирует соответствие стандартам конечному потребителю.
Множество новых комбинатов по производству OSB настроены на крупномасштабное производство, и большинство из них способны производить панели размером 8 x 28 футов.
Материалы сердцевины.
Существует три основных категории пенистого сердечника:
Пенополистирол (ППС), отпрессованный полистирол (ОПС), вспененный уретан. Каждая имеет свои уникальные качества, но все три отвечают строительным и противопожарным требованиям различных строительных норм и правил (СНиП), предлагая поразительную эффективность использования энергии, будучи неразрывно связанными с системой строительных панелей SIP. Также, сердечники из утрамбованной соломы имеют некоторый потенциал в данной индустрии.
Пенополистирол (ППС)
Корпорация БАСФ (BASF Corporation) запатентовала в 1950 г. первый расширяемый полистирол. Сегодня, 85% плит SIP имеют сердечник из ППС. Пенополистирол имеет герметичные ячейки, влагоотталкивающую структуру совмещенную с миллионами мельчайших воздушных кармашков; ППС изготавливается из гранул, которые образуются в результате полимеризации стиролового мономера с расширяющимся агентом.
Пена ППС изготавливается в несколько этапов. В процессе фазы, предшествующей вспениванию, гранулы полистирола нагревают выше температуры стеклования полистирола (194°F — 212°F), в то время, когда вспенивающая присадка или пенообразователь образуют очень мелкую сотовую структуру, распространяющуюся по полимеру. Т.к. пенообразователем ППС служит пентан, углеводород естественным образом выходит в окружающую среду. В процессе изготовления ППС не используются хлоро-фторуглерод (CFC) или гидро-хлоро-фторуглерод (HCFC), которые истощают озоновый слой.
В ходе второго промежуточного этапа производства гранулы расширяются, формируя структуру герметичных ячеек. По мере остывания пены, вспениватель рассеивается, образуя при этом некоторый конденсат, обеспечивая отрицательное давление в ячейках. Воздух диффундирует в атмосферу сквозь ячейки, стабилизируя гранулы и рассеивая влажность. Эти стабилизировавшиеся, расширенные гранулы затем задуваются в изложницу, где под действием еще более высокой температуры и пара гранулы продолжают расширяться, достигая блоков до 4 на 4 на 24 фута. Эти блоки откладываются на время, чтобы дать им стабилизироваться и выпустить влагу после паровой обработки. Некоторые новейшие «блочные заводы» используют вакуумные изложницы, которые имеют более высокий КПД и снижают общее время изготовления.
Затем, используются резаки (с режущим органом в виде нагретой проволоки) для разрезания блоков на части толщиной как у сердечников панелей SIP. Метод использования таких резаков идеальный для изготовления панелей, потому что нагретая проволока оставляет гладкую оплавленную поверхность, тем самым увеличивая полезную площадь для нанесения соединительного клеящего материала.
Большая часть пены ППС, используемой для SIP имею плотность 1 фунт на кубический фут (pcf), обеспечивая меру теплосопротивления теплоизоляционного материала (амер. R-value), равную 3.85 на дюйм толщины. Жесткие испытания, проведенные независимыми экспертами показали, что ППС и химически сходный материал ОПС не подвержены тепловому дрейфу, свойству изоляционного материала утрачивать изоляционные качества с течением времени.
Формованные блоки ППС разрезаются нагретой проволокой для получения необходимой толщины сердечника.
Склеивающие материалы
Последний ключевой компонент SIP – склеивающий материал, скрепляющий наружные слои и сердцевину. Этот клей должен иметь сопротивляемость силам изгиба и сдвига, противостоять проникновению влаги, предохранять панель от расслаивания.
Уретановые клея могут склеивать металл и различные типы пластиковых поверхностей с вспененными сердечниками или, в случае с SIP, связывать эти разноплановые материалы со строительными плитами OSB.
Компания Винтер Панел (Winter Panel) производит на своей непрерывной сборочной линии SIP с сердечником из полиизоцианурита.
Серия склеивающих материалов Morad M-600 от компании Ром и Хаас – многофункциональный продукт, влагозащищенный, чистый уретановый клей, который наносится валиком или напылением. Различные его версии имеет различную скорость усадки, в зависимости от производственного процесса и того, как долго панель находится под давлением.
Ром и Хаас также производит серию клеев Morad 700, которая представляет собой эмульсионный полимерный изоциануритный клей — ЕПИ с поперечной связью. Это клеящее вещество состоит двух частей на водной основе, где часть А – эмульсия смешивается с частью В – веществом с поперечной молекулярной связью для придания формы. Этот тип клея обычно наносится на вспененную сердцевину при помощи валиков. Затем на него накладываются наружные слои, перед процедурой окончательной сборки под прессом. Серия Morad 700 – клей выбранный для OSB, клееной фанеры и других поверхностей на древесной основе.
Как остальные составляющие для панели SIP, клеящие вещества должны быть испытаны на их соответствие стандартам СНиП.
Соединение частей.
Теперь, когда мы рассмотрели компоненты SIP, давайте посмотрим, как эти панели собираются. Широкое большинство SIP состоит из двух плит OSB в качестве наружного слоя, склеенных под давлением с сердечником из вспененного ППС. Для того, чтобы обеспечить правильную усадку панелей, в производстве используются пресса различного размера для получения необходимого давления.
На сегодняшний день, промышленный стандарт панели составляет 8 на 24 фута. Но, так же, существуют станки, которые могут производить панели форматом 9 х 24, 10 х 28 , и даже 10 х 36 футов. В дополнение, существуют разработки нового поколения прессов с роликовой подачей ленты с использованием быстро застывающего реактивного плавкого уретанового клея, которые по существу смогут производить непрерывную панель. Конечно, новые производственные технологии регулируются реальностью и ограниченностью поставок материала, его транспортировки и размещения.
Стандартная последовательность производства группы SIP панелей достаточно проста.