INFORMACIÓ TÈCNICA · MATÈRIES PRIMES
Materials del panell sandvitx: cares metàl·liques i nuclis aïllants
Un panell sandvitx combina dues cares rígides separades per un nucli lleuger. Les cares aporten protecció, geometria i capacitat de treball conjunt; el nucli transmet esforços de tall, manté separades les cares i aporta gran part de l’aïllament tèrmic.
Aquesta guia conserva la informació tècnica històrica disponible a PanelSandwich.org, però separa expressament els valors de referència antics de les prestacions que han de verificar-se avui a la fitxa tècnica i la documentació del producte concret.
Per què les matèries primes defineixen el panell
El desenvolupament dels panells sandvitx respon a la recerca de tancaments lleugers amb aïllament elevat i muntatge ràpid. Les escumes rígides PUR/PIR van permetre reduir pes i gruix enfront de solucions tradicionals, i la incorporació posterior de llana mineral va ampliar les opcions per a foc i acústica.
Dues cares rígides
Les superfícies exteriors es fabriquen amb materials de mòdul relativament alt i es mantenen separades pel nucli.
Nucli lleuger
El nucli aporta rigidesa al conjunt i suporta una part important dels esforços de tall entre les cares.
Aïllament integrat
El nucli funciona simultàniament com a material aïllant, permetent obtenir tancaments lleugers i de muntatge ràpid.
Cares metàl·liques: requisits i materials
Les cares metàl·liques exteriors es descriuen a la documentació històrica com a fulles relativament fines i d’alta resistència. Han de poder perfilar-se i plegar-se durant la fabricació i, un cop incorporades al panell, respondre a necessitats diferents segons l’aplicació.
- Resistència a les accions de vent.
- Impermeabilitat enfront d’aigua i vapor quan el sistema ho requereixi.
- Contribució a la resistència del panell i enfront de càrregues locals.
- Compatibilitat amb processos de perfilat, plegat i producció contínua.
- Resistència adequada a la corrosió i comportament enfront del foc segons el sistema.
El contingut original cita com a metalls utilitzats acer galvanitzat, alumini, acer inoxidable i coure. Les xapes se subministren habitualment en bobina, cosa que permet incorporar-les a processos continus de conformat.
| Material de cara | Per què s’utilitza | Aspectes del contingut tècnic original |
|---|---|---|
| Acer galvanitzat | Solució metàl·lica habitual per capacitat de conformat, resistència i economia. | Pot utilitzar-se pintat o sense pintar; el recobriment i la protecció enfront de corrosió s’especifiquen segons el producte. |
| Alumini | Baix pes i bona resistència a la corrosió en determinades aplicacions. | El contingut històric cita aliatges 3003–3103 i gruixos habituals de 0,7–1,2 mm a les aplicacions que descriu. |
| Acer inoxidable | Ambients interiors agressius o amb requisits higiènics elevats. | La seva resistència a la corrosió es relaciona amb el contingut de crom i pot reduir necessitats de manteniment. |
| Coure | Acabats d’elevada durabilitat i formació natural de pàtina superficial. | El contingut original relaciona l’evolució de la pàtina amb l’ambient marí, urbà o rural. |
Alumini en panell sandvitx
Alumini: aplicacions i gruixos històrics
La pàgina original destaca l’ús d’alumini quan existeixen requisits especials de resistència a la corrosió o higiene, per exemple en determinats entorns de producció o emmagatzematge d’aliments.
Com a referència històrica, el text cita aliatges de la sèrie 3003–3103 i un interval habitual de gruix de 0,7 a 1,2 mm. També indica que 0,7 mm es considerava sovint un mínim pràctic per limitar danys locals per manipulació o trepitjades, encara que podien utilitzar-se 0,6 mm en determinats casos.
Acer inoxidable, coure i adhesió al nucli
Acer inoxidable
El contingut original el vincula amb aplicacions d’elevada exigència higiènica o amb ambients interiors agressius. La resistència a la corrosió de l’inoxidable s’associa al contingut de crom i a la formació d’una capa passiva protectora.
Coure i formació de pàtina
El coure es presenta com a alternativa de baix manteniment. La seva superfície evoluciona per oxidació fins a formar una pàtina protectora i el color original s’enfosqueix progressivament.
La documentació històrica aporta aquests terminis orientatius d’oxidació plena:
- 4–6 anys: ambients marins.
- 8–15 anys: ambients urbans.
- 20–50 anys: ambients rurals.
Són referències històriques i depenen de les condicions ambientals reals.
Adhesió al nucli i backcoat
Per afavorir l’adhesió entre la cara metàl·lica i el nucli, el costat interior pot rebre una emprimació específica. El contingut original cita una capa interior denominada backcoat amb un gruix de referència de 5 µm.
Nuclis d'escuma rígida
La documentació tècnica original considera com a escumes rígides principals el PUR/PIR i l’escuma fenòlica. Es descriuen com a materials termoestables amb una estructura majoritàriament de cèl·lules tancades.
PUR / PIR
Escumes rígides termoestables de cèl·lules majoritàriament tancades. El contingut original situa aproximadament el 90 % de l’estructura com a cèl·lula tancada.
- Elevat aïllament tèrmic
- Baixa inèrcia tèrmica
- Producció mitjançant reacció química i expansió
Escuma fenòlica (PF)
Material termoestable descrit històricament per la seva baixa conductivitat i bon comportament enfront de la ignició i el fum, però amb major fragilitat mecànica.
- Normalment produïda en lloses
- Unió posterior a les cares mitjançant adhesiu
- Major cura enfront de càrregues repetides
PUR i PIR: composició, reacció i estructura cel·lular
Components principals
La formulació descrita per a PUR/PIR parteix de quatre grups principals:
- Poliol.
- Isocianat.
- Agent d’expansió.
- Activador o catalitzador per controlar la reacció.
Agents d’expansió
La documentació històrica recorda l’abandonament dels CFC pel seu impacte sobre la capa d’ozó i cita com a alternatives utilitzades posteriorment diverses formes de pentà i sistemes basats en aigua, la reacció de la qual amb l’isocianat genera CO₂.
També esmenta la possibilitat d’incorporar retardants de flama en determinades formulacions, advertint que el seu efecte i les emissions de fum han d’avaluar-se sobre la formulació i producte assajat.
Reacció, expansió i refredament
Un cop barrejats els components, el líquid comença a escumar i expandir-se ràpidament. El document original cita un interval aproximat de 3–6 minuts entre barreja i enduriment, depenent del gruix i del procés.
La reacció és exotèrmica. Per a panells de més de 100 mm, el text històric indica que el nucli podia superar localment 150 °C durant la reacció i recomanava un període mínim de 24 hores abans de l’enviament per completar enduriment i refredament.
Diferència química històrica entre PUR i PIR
El contingut original explica la diferència mitjançant una major proporció d’isocianat en PIR i cita, com a exemple històric, relacions aproximades poliol:isocianat de 100:100 per a PUR i 100:150 per a PIR.
També relaciona el PIR amb major estabilitat tèrmica i formació d’una capa carbonitzada més estable en escalfar-se. Com a referències del text original, es citen processos de degradació per sobre d’aproximadament 250 °C per a PUR i 350 °C per a PIR, i una temperatura de procés del PIR de l’ordre de 40–45 °C.
Estructura cel·lular
L’escuma endurida es descriu com una xarxa de cèl·lules tancades separades per membranes fines. Les cèl·lules contenen agent d’expansió i gasos de reacció; la composició interna pot evolucionar per difusió amb el temps, cosa que influeix en les propietats tèrmiques.
Classificacions històriques de les escumes PUR
Classificacions B2/B3 i M2: conservar com a context històric, no com a criteri actual
La pàgina original descriu la classificació alemanya DIN 4102-1, on determinades escumes PUR s’identificaven com a B2 o B3, i cita també la classificació francesa M2 vinculada a antics procediments d’aprovació.
Aquesta terminologia es manté aquí perquè forma part del contingut tècnic històric i ajuda a interpretar documentació antiga, però no ha d’utilitzar-se per substituir la classificació europea vigent del producte acabat.
Escuma fenòlica (PF)
L’escuma rígida fenòlica es va incorporar històricament a panells compostos per la seva combinació de baixa conductivitat tèrmica i bon comportament enfront del foc.
El text original li atribueix:
- Elevada resistència a l’encesa.
- Velocitat de combustió reduïda enfront d’altres escumes descrites.
- Baixos índexs d’emissió de fum a les formulacions de referència.
Es descriu la seva producció a partir d’una resina fenòlica/formaldehid, un agent d’expansió volàtil i un agent d’enduriment. L’escuma es fabricava preferentment en lloses, que posteriorment es tallaven i adherien a les cares metàl·liques.
La documentació també assenyala dues limitacions històriques: presència d’aigua àcida residual, que dificultava la laminació contínua, i una major friabilitat, rellevant en cobertes o plafons sotmesos a càrregues repetides o trepitjades.
Propietats històriques de les escumes rígides
La densitat influeix en nombroses propietats mecàniques de l’escuma i també en el cost de material. L’objectiu industrial és obtenir les prestacions necessàries sense incrementar innecessàriament la quantitat de material.
El flux de calor a través d’una escuma rígida de cèl·lules tancades depèn en gran mesura dels gasos continguts a l’estructura cel·lular. Per això l’agent d’expansió, la composició i l’envelliment tèrmic influeixen en la conductivitat.
| Propietat històrica | PUR B2 | PUR B3 | PIR | Interpretació |
|---|---|---|---|---|
| Densitat de referència | 40 ± 4 kg/m³ | 38 ± 4 kg/m³ | 45 ± 5 kg/m³ | Valors citats per a productes d’un fabricant històric; no representen tots els panells actuals. |
| Conductivitat PUR després de fabricació | 0,020–0,024 W/m·K | Referència històrica per a l’escuma PUR descrita. | ||
| Conductivitat PUR a llarg termini | 0,024–0,030 W/m·K | El text relaciona el canvi amb l’evolució dels gasos a l’estructura cel·lular. | ||
Llana mineral: estructura, llana de vidre i llana de roca
Llana de vidre
La pàgina original descriu la fabricació de lloses de llana de vidre a partir d’una fusió de sorra de quars, carbonat de sodi i calç, o a partir de vidre reciclat. També cita el mètode TEL, en el qual la massa fosa es transforma en fibres mitjançant petites obertures i acció d’aire.
El contingut històric indica que la llana de vidre pot contenir una proporció d’agent lligant de l’ordre del 4–15 %, i que densitat i gruix poden modificar-se variant paràmetres de procés com la velocitat de la cinta.
Estructura ortotròpica
Les lloses de llana mineral presenten una estructura fortament direccional. Les fibres llargues tendeixen a alinear-se amb el procés de fabricació, mentre que les fibres curtes adopten orientacions més aleatòries. Aquesta anisotropia explica que les propietats mecàniques canviïn segons la direcció de càrrega.
Els lligants contribueixen de forma important a la rigidesa i resistència del producte acabat.
Llana de roca, humitat i temperatura
El text original atribueix a la llana mineral d’origen rocós una elevada resistència a temperatures altes i una bona resposta enfront de la humitat respecte a la llana de vidre considerada a la mateixa font.
En ser un material fibrós sense estructura de cèl·lules tancades, la difusió de vapor i la presència d’aigua han de tractar-se de forma diferent a una escuma rígida. La font indica que l’absorció pot reduir-se mitjançant additius hidròfugs.
Propietats històriques de la llana mineral
La font original indica que aproximadament el 75 % del flux tèrmic a la llana mineral analitzada es relacionava amb fenòmens convectius i conductius lligats a l’aire contingut a la seva estructura.
També assenyala que, amb baix contingut de lligant orgànic, les fibres minerals presenten molt baixa combustibilitat; tanmateix, la classificació de reacció al foc d’un producte actual ha d’obtenir-se de la documentació del panell complet.
| Propietat històrica de llana mineral | Interval / valor citat | Observació |
|---|---|---|
| Densitat usada en panells | 90–145 kg/m³ | Interval general citat per la font històrica. |
| Compressió perpendicular a fibres | 0,005–0,08 N/mm² | La resistència depèn fortament d’estructura i densitat. |
| Tracció perpendicular a fibres | 0,001–0,01 N/mm² | Menor que la resistència paral·lela a l’orientació principal. |
| Resistència a tall | 0,03–0,20 N/mm² | Valor històric de referència. |
| Mòdul de tall | 2–20 N/mm² | Depèn d’orientació i estructura interna. |
| Tracció paral·lela | 0,03–1,0 N/mm² | Amb mòdul d’elasticitat citat de 5–40 N/mm². |
| Compressió paral·lela | 0,10–0,15 N/mm² | Amb mòdul d’elasticitat citat de 6–20 N/mm². |
| Absorció d’aigua en panell compost | 0,2–0,5 % | Referència històrica per a condicions normals i producte protegit per les cares. |
| Conductivitat tèrmica de llosa | 0,033–0,034 W/m·K | Font històrica per a densitats aproximades de 60–150 kg/m³. |
| Temperatura de fusió de fibra de vidre | ≈650 °C | No equival a una classificació al foc del panell. |
| Temperatura de fusió de fibra de roca | ≈1000 °C | No equival a una classificació al foc del panell. |
Comparativa tècnica de nuclis aïllants
La comparació ha de fer-se per prestació del panell acabat, no per una única propietat del material base.
| Família | Estructura | Fortalesa principal | Què comprovar en projecte |
|---|---|---|---|
| PUR | Escuma rígida de cèl·lules tancades | Molt bon aïllament tèrmic amb pes reduït | Conductivitat declarada, densitat, reacció al foc, gruix i U del panell |
| PIR | Escuma rígida amb major índex d’isocianat | Aïllament tèrmic i millor estabilitat tèrmica que formulacions PUR equivalents | Prestacions declarades del panell; no extrapolar les de l’escuma |
| PF | Escuma fenòlica termoestable | Històricament destacada per baixa conductivitat i foc | Disponibilitat actual, fragilitat, classificació i sistema complet |
| Llana de roca | Fibres minerals amb lligants | Prestacions enfront del foc i acústica en sistemes específics | Densitat, orientació, absorció, U, acústica i classificació del panell |
| Llana de vidre | Fibres de vidre amb lligants | Aïllament tèrmic i acústic en sistemes compatibles | Contingut de lligant, densitat, humitat i classificació del sistema |
Quina documentació i propietats has de comprovar avui
La informació tècnica històrica és útil per comprendre per què els materials es comporten de forma diferent, però l’especificació d’una obra ha de recolzar-se en dades actuals del producte.
Cares metàl·liques
- Material i qualitat
- Gruix nominal
- Recobriment metàl·lic
- Revestiment orgànic
- Acabat interior i exterior
Nucli
- Tipus d’aïllament
- Densitat quan es declari
- Conductivitat tèrmica
- Transmitància U del panell
- Reacció al foc del producte
Producte complet
- Norma/documentació aplicable
- Declaració de prestacions
- Dimensions i toleràncies
- Taules de càrrega
- Junta i fixació
Projecte
- Ambient interior i exterior
- Corrosivitat
- Foc i acústica exigits
- Humitat i temperatura
- Compatibilitat amb remat
Materials i acabats en producte real
Cares metàl·liques
El perfil, gruix i recobriment de les cares formen part de l’especificació del producte.
Llana mineral
L’estructura fibrosa i l’orientació de les lamel·les condicionen propietats mecàniques, tèrmiques i acústiques.
Recobriments
El color és només una part del sistema: a sota existeix una combinació de protecció metàl·lica, emprimació i acabat orgànic.
Continua amb la guia tècnica
Les matèries primes expliquen el comportament base. El següent pas és entendre com es transformen durant fabricació i com es protegeixen les cares metàl·liques.
Preguntes freqüents sobre materials del panell sandvitx
Habitualment combina dues cares rígides —normalment metàl·liques— amb un nucli aïllant. La família de producte pot utilitzar acer, alumini, inoxidable o altres metalls i nuclis com PUR, PIR o llana mineral, segons la solució concreta.
No. Són famílies químicament relacionades, però el PIR utilitza una formulació amb major proporció d’isocianat i pot presentar un comportament tèrmic i enfront del foc diferent. Ha de comparar-se el panell acabat, no només l’escuma.
Són denominacions històriques útils per interpretar documentació antiga. Per a un producte actual ha d’utilitzar-se la classificació i documentació vigent del panell complet.
No. Els intervals històrics d’aquesta pàgina expliquen el comportament general, però cada panell utilitza una configuració concreta. Han de revisar-se els valors declarats del producte.
No. La resistència o reacció al foc es classifica sobre una configuració de producte o sistema. La temperatura de fusió d’una fibra no substitueix aquesta classificació.
La cara interior de la bobina pot incorporar una emprimació o revestiment dissenyat per afavorir compatibilitat i adhesió amb el nucli. El sistema concret depèn del fabricant i procés.
