Pannelli sandwich in metallo

Autore testo: Lorenzo Soro, Valentina Susini

I pannelli sandwich sono degli elementi per rivestimenti di tipo composito realizzati attraverso l'assemblaggio di strati costituiti da materiali resistenti che creano il supporto rigido e da materiali termocoibenti, solitamente omogenei e leggeri, come resine poliuretaniche, o fibre minerali ad alta densità che costituiscono l'anima. L'unione fra gli strati disomogenei avviene per bullonatura o incollaggio.
I pannelli possono essere quindi costituiti da vari materiali, tra quelli più comuni troviamo l'acciaio, l'alluminio e il rame che logicamente determinano gli strati esterni resistenti.
In alcuni casi i due strati esterni del sandwich possono essere costituiti da materiali differenti in quanto differenti sono i requisiti che devono soddisfare. Un esempio può essere rappresentato da quei pannelli in cui lo strato esterno è in lamiera grecata d'alluminio, in quanto l'alluminio meglio si presta a resistere agli agenti atmosferici e corrosivi, e l'interno del pannello è invece rivestito di materiale diverso come per esempio il PVC. Altri casi particolari sono rappresentati dai sistemi in cui lo strato di isolante viene sostituito da un' anima a nido d'ape in alluminio (honeycomb). Questo tipo di pannelli presentano il vantaggio di esser piuttosto leggeri e particolarmente adatti a realizzare rivestimenti in economia di tempo grazie alla loro praticità di montaggio, anche se sono poco flessibili nell'uso in quanto di difficile taglio e deformazione per eventuali adattamenti; di solito sono utilizzati, quindi dove si richiedono elevate prestazioni meccaniche, ottenute appunto grazie agl'irrigidimenti interni in metallo.
Esistono diversi prodotti in commercio che si distinguono fondamentalmente per le sagomature degli strati metallici (lamiere grecate, nervate, piane, stampate) o per il processo formativo, in questo caso abbiamo:
pannelli assemblati in cantiere;
pannelli preassemblati in fabbrica.
 
I pannelli sandwich possono essere realizzati tramite due lamiere grecate o nervate unite con bulloni che fungono anche come elementi distanziatori o viti autofilettanti zincate  (da evitare nel caso di pannelli in rame, se non opportunamente protetti, dove sarebbe meglio usare chiodi o viti in acciaio inox o lega di rame onde evitare corrosione del metallo che costituisci i fissaggi a causa di un processo elettrochimico) che forano non direttamente le due lamiere ma un profilato utilizzato come distanziatore posto trasversalmente rispetto alla direzione della grecatura, all'interno delle lamiere viene posto lo strato isolante, che può essere realizzato per esempio tramite l'iniezione di schiuma di poliuretano espanso.
 
Un altro sistema è realizzato dai pannelli precostituiti in stabilimento, in cui l'unione fra i vari strati, è ottenuta attraverso l'ausilio di particolari colle oppure per mezzo dello stesso isolante (tecniche meno costose) infatti, l'iniezione e la successiva espansione della schiuma poliuretanica, unisce saldamente le due lamiere e conferisce al pannello buone caratteristiche di isolamento termico.
In tali casi la nervatura e la grecatura oltre a eliminare difetti di non perfetta planarità e aumentare le prestazioni meccaniche a flessione, migliorano notevolmente l'aderenza fra gli strati incollati grazie ad un alto sviluppo superficiale. L'incollaggio fornisce a tutto il pannello maggiore rigidezza a fronte di minori garanzie di durata dovute alla possibilità di un eventuale distacco fra gli strati resistenti e l'isolante per delaminazione e dilatazioni termiche differenziali.
In alcune tipologie di pannello gli strati esterni possono essere uniti più saldamente allo strato isolante tramite vari tipi di procedimenti come la pressatura a caldo o il sistema a vuoto.
L'acciaio è sicuramente più indicato nella realizzazione di pannelli incollati, in quanto l'adesione fra lamiera e pannello isolante, è maggiormente garantita da una più contenuta dilatazione termica del metallo che permette quindi di realizzare incollaggi più duraturi.
Contrariamente l'alluminio essendo soggetto a dilatazioni termiche sensibili, è più indicato per l'assemblaggio tramite bullonatura onde evitare distacchi fra gli strati contigui, con conseguente perdita della rigidezza globale acquisita con l'incollaggio. Per questo motivo i bordi sono solitamente lasciati liberi per non contrastare la dilatazione differenziale degli strati disomogenei.
Le dimensioni dei pannelli sono variabili fra 1, e 1.5 metri di larghezza con lunghezze, invece, spesso a richiesta, e spessori altrettanto variabili fra i 4 e i 15 centimetri.
Pezzi speciali come raccordi angolari o di copertura ecc, accompagnano spesso le alternative tecniche di realizzazione dei vari sistemi di rivestimento esterno.
 
Prestazioni e requisiti
Le prestazione dei pannelli sandwich sono innumerevoli e indiscutibilmente fanno rientrare questa categoria di elementi per rivestimento tra i più utilizzati. Tra queste prestazioni troviamo:
leggerezza, con un peso medio di 25 Kg /m2.  L'alluminio, grazie al suo basso peso specifico è un materiale molto utilizzato per realizzare rivestimenti leggeri come i sandwich;
ottimo livello di isolamento termico e in alcuni casi acustico (isolamento in fibre minerali),
resistenza meccanica, sopratutto per l'acciaio, anche se l'alluminio può guadagnare in resistenza grazie all'utilizzo in lega con altri elementi (leghe leggere) come il rame e piccole percentuali di manganese, magnesio ecc.,
resistenza agenti atmosferici e corrosivi, soprattutto nei casi in cui la lamiera è zincata (acciaio) o è rivestita di materiali anticorrosione, come la porcellanatura, (acciaio) o la preverniciatura o opportunamente ossidata artificialmente (rame, alluminio).
Ulteriori prestazioni, non meno importanti risiedono nelle condizioni di realizzazione e di impiego:
flessibilità e praticità di montaggio (che si riflettono fortemente sui costi di realizzazione del rivestimento);
possibilità di limitare la quantità di giunti, grazie a pannelli che coprono l'intera altezza dell'edificio;
possibilità di realizzare giunti ad innesto con tagli che permettono un ottima tenuta all'acqua senza impedire le dilatazioni termiche;
ottima resistenza al fuoco. Questo aspetto dipende sostanzialmente dal tipo di isolante utilizzato che può essere appunto in fibre minerali, e quindi praticamente ininfiammabile, resine poliuretaniche autoestinguenti o schiume trattate con ritardanti di fiamma.
mantenimento delle condizioni originarie nel tempo. Questo aspetto è più legato ai metalli utilizzati per costituire lo strato resistente. Ne sono un esempio i sistemi di protezione passiva come la preverniciatura e la porcellanatura che non perdono in brillantezza e tonalità di colore proteggendo il metallo (alluminio preverniciato o acciaio porcellanato) o attiva come l'ossidazione, che in alcuni casi, come nell'alluminio o nel rame, può essere indotta e meglio presentare esteticamente la superficie del metallo.
Questo tipo di pannelli sono particolarmente indicati per edifici pubblici e industriali, anche se non si esclude l'edilizia privata, possono esser combinati con vari tipi di materiali e permettono di costituire sia il tamponamento esterno che di realizzare facciate continue. I pannelli sandwich in acciaio vengono di solito applicati in edifici con ossatura metallica, anche se possono essere utilizzati su altri tipi di supporto.
 
POSA IN OPERA
Sostanzialmente i sistemi di posa in opera dei pannelli sandwich in metallo sono realizzati con procedimenti a secco, che sono determinati in funzione del tipo di pannello utilizzato.
I pannelli sandwich, realizzati tramite assemblaggio in cantiere e quelli prefabbricati si distinguono per le modalità di realizzazione dei pannelli stessi ma anche per la posa in opera che nel primo caso va di pari passo con l'assemblaggio stesso del pannello.
I pannelli assemblati in cantiere infatti, sono realizzati attraverso l'accostamento e la successiva foratura degli strati che vengono montati in fasi diverse allo strato resistente della chiusura verticale. Tra gli esempi di sistemi di posa dei pannelli assemblati in cantiere, abbiamo le seguenti metodologie:
la lamiera interna e quella esterna vengono uniti tramite bulloni, i quali, disposti in modo tale da distanziare le due lamiere, permettono di realizzare un intercapedine che costituisce l'alloggiamento per l'isolante.
le due lamiere grecate, vengono tenute distanziate grazie all'interposizione di un profilato. La lamiera interna viene prima fissata allo strato portante tramite viti autofilettanti e rondelle in PVC, e conseguentemente viene fissato il profilo distanziatore ed infine lo strato di lamiera esterno.
La grecatura interna viene posta trasversalmente rispetto ai pilastri come pure rispetto alla grecatura più esterna, garantendo maggiore rigidezza alla flessione.
Questo sistema si adotta nei casi in cui il supporto del rivestimento sia realizzato da pilastri.
È importante comunque fare delle precisazioni sull'utilizzo del rame. Questo materiale a contatto con un altro metallo e una soluzione salina (elettrolitica), oppure semplicemente umidità, per formazione di una coppia galvanica, corrode il metallo di contatto. È necessario quindi in questi casi predisporre un rivestimento protettivo, che può essere costituito da film plastici o preverniciatura, o accostare il rame a metalli resistenti alla corrosione come l'acciaio inox.
Nell'ambito della posa in opera è per tali ragioni fondamentale utilizzare elementi metallici in acciaio inox o rame o lega di rame onde evitare corrosione e conseguente distacco del metallo dell'elemento di fissaggio.
Nei casi di pannelli prefabbricati, la posa in opera si realizza nei modi più disparati ognuno dei quali è in logica relazione con la conformazione dei pannelli e dei giunti. Ogni elemento è caratterizzato da lamiera con un diverso tipo di rivestimento protettivo secondo che si tratti dello strato esterno o interno, oppure perfettamente identico.
Un esempio è rappresentato dai pannelli realizzati con due lamiere di alluminio preverniciato con l'interposizione di schiuma poliuretanica o lana minerale, provvisti di sui due lati esterni di giunti a maschio e femmina a tenuta, che permettono di disporre i pannelli sia in senso orizzontale che verticale.
In altri casi la posa in opera è ottenuta tramite il fissaggio, su un profilato ad omega, con viti autofilettanti, di un profilo disposto in apposite scanalature realizzate tra pannello e pannello, grazie alla opportuna sagomatura periferica dei pannelli stessi, il tutto è corredato da guarnizioni elastiche e da coprigiunti. Il profilato ad omega, viene poi a sua volta fissato ad un altro profilato con sezione ad U provvisto di asole per la regolazione della posizione del pannello, e fissato allo strato resistente della chiusura verticale.
Altri tipi di pannelli vengono posti in opera ad incastro con giunto nascosto o in vista, secondo la conformazione periferica dei pannelli stessi.
 
Bibliografia:
E. Gregorini, I rivestimenti esterni- materiali e sistemi, Maggioli Editore, Rimini, 1996.
Manuale di progettazione edilizia, tipologie e criteri dimensionali vol. 1, Ulrico Hoepli editore, Milano, 1995.
Manuale di progettazione edilizia, materiali e prodotti vol. 5, Ulrico Hoepli editore, Milano, 1995.
C. Amerio, G. Canavesio, Materiali per l'edilizia, vol. 2, SEI (società editrice internazionale), Torino, 1996.