サンドイッチパネル

サンドイッチパネルは、低密度コア ( PIR、ミネラルウール、XPS ) と、各面に接着された薄いスキン層の 3 層で構成された構造です。サンドイッチパネルは、高い構造剛性と軽量化の組み合わせが求められる用途で使用されます。

サンドイッチパネルの構造機能は、古典的なIビームに似ており、2つの表面シートが主に面内および横方向の曲げ荷重に耐え（Iビームのフランジに類似）、コア材料が主にせん断荷重に耐えます（Iビームのウェブに類似）。^[1]アイデアは、軽くて柔らかいが厚い層をコアに使用し、強度があるが薄い層を表面シートに使用することです。これにより、パネルの全体的な厚さが増加し、曲げ剛性などの構造特性が向上し、重量が維持または軽減されることがよくあります。^[2]

サンドイッチパネルは、サンドイッチ構造の複合材の一例です。この技術は強度と軽さに優れているため、人気があり、広く普及しています。汎用性が高いため、パネルの用途は多岐にわたり、形状も多様です。コアとスキンの材質は多種多様で、コアはハニカムまたは固体充填材です。密閉されたパネルはカセットと呼ばれます。

アプリケーション

明らかな応用例の一つは、機械性能と軽量化が不可欠な航空機です。輸送や自動車への応用例もあります。^[3]

建築業界では、これらのプレハブ製品は建物の外壁として使用するために設計されています。工業ビルやオフィスビル、クリーンルームや冷蔵室、また改築や新築を問わず個人住宅にも使用されています。高品質の製品と設計に関する高い柔軟性を兼ね備えています。一般的にエネルギー効率と持続可能性に優れています。^[4]

包装分野では、溝付きポリプロピレンボードやポリプロピレンハニカムボードなどが使用される。^[5]

種類

3Dプリントバイオポリマーパネル

3Dプリンターは複雑なサンドイッチパネルを製造できるため、エネルギー吸収、 ^[6]天然繊維、^[7]連続合成繊維、^[8]振動[ ^9]などの分野での研究が最近盛んになっています。この技術は、他の製造方法では不可能なサンドイッチパネルの新たな幾何学的複雑さを実現する可能性を秘めています。

SIP

構造断熱パネルまたは構造断熱パネル(一般にSIPと呼ばれます) は、建築材料として使用されるパネルです。

オーストラリア

アルミニウム複合パネル（ACP）は、アルミニウム複合材料（ACM）で作られ、2枚の薄いコイルコーティングされたアルミニウムシートを非アルミニウムコアに接着した平らなパネルです。ACPは、建物の外装やファサード、断熱材、看板などによく使用されます。[ 10 ^]

ACP は主に、外部および内部の建築クラッディングやパーティション、吊り天井、標識、機械カバー、コンテナ構造などに使用されます。ACP の用途は、建物の外部クラッディングに限定されず、パーティション、吊り天井など、あらゆる形態のクラッディングにも使用できます。ACP は、より重く、より高価な基材の代替品として、標識業界でも広く使用されています。

ACPは軽量でありながら非常に頑丈な建築材料として使用され、特に展示会ブースなどの一時的な構造物に使用されています。最近では、美術写真をマウントするための裏材としても採用されており、多くの場合、ディアセックなどのプロセスやその他の表面マウント技術を使用してアクリル仕上げが施されています。ACP材料は、スペースシップアース、バンデューセン植物園、ドイツ国立図書館ライプツィヒ支部などの有名な構造物で使用されています。^[11]

これらの構造物は、コスト、耐久性、効率性という点で ACP を最大限に活用しました。柔軟性、軽量性、成形および加工のしやすさにより、剛性と耐久性を高めた革新的なデザインが可能になります。コア材料が可燃性である場合、その使用を考慮する必要があります。標準的な ACP コアはポリエチレン(PE) またはポリウレタン(PU) です。これらの材料は、特別な処理を施さない限り、耐火性 (FR) に優れていないため、一般的に住宅の建築材料としては適していません。いくつかの管轄区域では、これらの材料の使用が完全に禁止されています。^[12] Reynobond ブランドの所有者である Arconic は、購入予定者に注意を促しています。コアに関しては、パネルと地面の距離が「どの材料を使用するのがより安全か」を決定する要因であるとしています。パンフレットには、炎に包まれた建物の図があり、「建物が消防士のはしごよりも高くなったら、不燃性材料で設計する必要があります」というキャプションが付いています。これによると、レイノボンドポリエチレン製品は最大約10メートルまで、難燃性製品（約70％ミネラルコア）はそこから梯子の高さである約30メートルまで、そして欧州A2定格製品（約90％ミネラルコア）はそれ以上の高さまで対応している。このパンフレット「高層ビルの火災安全：当社の火災ソリューション」では、最後の2つの製品についてのみ製品仕様が示されている。^[13]

この場合、非常に燃えやすいポリエチレン（PE）コアを持つ外装材は、2017年にロンドンで発生したグレンフェルタワー火災で火が急速に燃え広がった主な原因とされた。 ^{[14]また、}メルボルン、オーストラリア、フランス、アラブ首長国連邦、韓国、米国の高層ビル火災にも関係している。 ^[15]耐火コア（通常、メーカーによって「FR」と指定される）は、最大30％のポリエチレン含有量を持ち、熱や換気がなければ自己消火するため、より安全な代替品である。^[16]他の建築製品と同様に、使用適合性は複数の他の製品や方法に依存します。ACPの場合、米国の建築基準法には、使用される材料と建物の種類に応じて、壁の組み立てに関連する多くの要件があります。これらの建築基準法に従えば、FRコア製品は安全です。 ACP という用語は、断熱金属パネル (IMP) のカテゴリに分類されるミネラルウールコアを備えたサンドイッチパネルには適用されないことに注意してください。

アルミニウム板は、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、フッ素ポリマー樹脂（FEVE）、またはポリエステル塗料でコーティングすることができます。アルミニウムはあらゆる種類の色に塗装することができ、ACPは、木材や大理石など他の素材を模倣したパターンだけでなく、幅広い金属色と非金属色で製造されています。コアは通常、低密度ポリエチレン（PE）、または難燃性を示すために低密度ポリエチレンと鉱物材料の混合物です。^[10]

3A Composites (旧 Alcan Composites & Alusuisse) は、1964 年に BASF との共同発明としてアルミニウム複合材を発明し、1969 年に Alucobond の商業生産を開始しました。この製品は 1971 年に特許を取得しましたが、この特許は 1991 年に失効しました。特許の失効後、Reynobond (1991)、Alpolic (三菱化学、1995)、etalbond (1995) など、いくつかの企業が商業生産を開始しました。今日、世界中で 200 社を超える企業が ACP を生産していると推定され^てい ^ます^。

歴史

サンドイッチパネルの建築技術は、過去 40 年間で大きく進歩しました。以前は、サンドイッチパネルは機能的な建築物や工業用建物にのみ適した製品と考えられていました。しかし、優れた断熱特性、汎用性、品質、魅力的な外観により、さまざまな建物でパネルの使用が拡大し、広く普及しています。

行動規範

サンドイッチパネルをヨーロッパで販売するには、CE マークが必要です。ヨーロッパのサンドイッチパネル規格は、EN14509:2013 自立型二重壁金属面断熱パネル - 工場製製品 - 仕様です。
サンドイッチパネルの品質は、品質レベルEPAQを適用することで認証できます。

特徴

特に建設分野におけるサンドイッチパネルの使用の急速な増加をもたらした特性には、次のものがあります。

熱抵抗

サンドイッチパネルのλ値は、ポリウレタンの場合は0.024 W/(m·K)、ミネラルウールの場合は0.05 W/(m·K)です。したがって、パネルのコアと厚さに応じて、異なるU値を実現できます。
サンドイッチパネルを備えたシステムを設置すると、ジョイントを通る熱橋が最小限に抑えられます。

防音

評価された音響低減測定値は、PU 要素の場合は約 25 dB、MW 要素の場合は約 30 dB です。

機械的性質

使用するパネルの種類に応じて、サポート間のスペースは最大 11 m (壁) になります。通常のアプリケーションでは、サポート間のスペースは約 3 m ～ 5 m です。
パネルの厚さは40mmから200mm以上まであります。
サンドイッチパネルの密度は、フォームと金属の厚さに応じて10 kg/m ^{2から 35 kg/m}²までの範囲で、輸送、取り扱い、設置にかかる時間と労力を削減します。
^{これらすべての幾何学的および材料特性は、圧痕、 [17]}衝撃、^[18]疲労^[19]および曲げ^[20]などのさまざまな荷重条件下でのサンドイッチパネルの全体的/局所的な破損挙動に影響を与えます。

火災の挙動

サンドイッチパネルは、フォーム、金属の厚さ、コーティングなどに応じて、火災時の挙動、耐性、反応が異なります。ユーザーは、要件に応じて、さまざまなサンドイッチパネルタイプの中から選択する必要があります。
英国保険協会と英国の建築研究所による調査では、「サンドイッチパネルはそれ自体では火災を引き起こすことはなく、これらのシステムが火災の拡大に関与していることが判明した場所では、火災は調理場などの高リスクエリアで発生し、その後、火災リスク管理、予防、封じ込め対策が不十分なために拡大することが多い」と強調されています。^[21]
サンドイッチパネルを建物の外装に使用した場合、建物自体の外側への火災の急速な拡大に寄与する可能性があるという証拠があります。ある建築家は、サンドイッチパネルの芯材の選択について「建物をプラスチックで包むのはよくないという直感があるため、ミネラルウールのみを使用しています」と述べています。 ^[22] 2000年に、火災安全コンサルタントのゴードン・クックは、「プラスチックフォームを芯材としたサンドイッチパネルの使用は、人命の安全を考慮すると正当化が難しい」と報告しました。彼は、パネルは「火災の深刻さと進行速度に寄与する可能性があり」、これが「大規模な火災による損失」につながっていると述べました。^[23]
外装材と建物の外壁（または断熱材の外装）の間の空洞の設計も重要です。空洞に炎が入り、対流によって上方に引き寄せられ、伸びて二次火災を引き起こす可能性があり、「空洞のライニングに使用されている材料に関係なく」そうなります。^[24]

不浸透性

サンドイッチパネルの組み立てシステムは、気密性と防水性に優れた建物の構築に役立ちます。

参照

参考文献

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外部リンク

PPA-Europe: パネルおよびプロファイルの欧州協会
IFBS: Internationaler Verband für den Metallleichtbau
SNPPA：Syindicat National du Profilage des product Plats en Acier
EURIMA: 欧州断熱材製造協会
PUヨーロッパ：ヨーロッパのポリウレタン断熱材業界
ISOPA: 欧州ジイソシアネートおよびポリオール生産者協会
MFB: 欧州金属協会連合
MAエンジニアリングソリューション：大手サンドイッチパネルメーカー

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