کامپوزیت آلومینیومی

ورقهای کامپوزیت

ورقهای کامپوزیت برای اولین بار در کشور آلمان ابداع گردید و استقبال و کاربرد فراوان این محصولات به عنوان یکی از مصالح مورد استفاده در نمای ساختمانها، بیانگر کیفیت مناسب و عدم وجود هر گونه محدودیت در طراحی و اجرای آن می باشد.

با ظهور مدرنیسم در معماری و شروع عصر مدرن و همزمان با روی کار آمدن معماران تحصیلکرده و مجرب و همچنین علاقه مندی وافر به ایجاد ساختمانهای بلند مرتبه و ساخت و سازهای صنعتی، استفاده از مصالح پیشرفته بیش از ییش مورد توجه طراحان و مجریان ساختمانی قرار گرفت و طی چند سال اخیر، استفاده از ورقهای کامپوزیت آلومینیومی به عنوان یکی از مصالح پیشرفته، آنچنان مورد استفاده قرار گرفته که امروزه به یکی از اصلی‌ترین مصالح مورد استفاده در نماهای ساختمانی کشور مبدل شده است.

مشخصات فنی ورقهای کامپوزیت:

.۱سبکی

ورق های کامپوزیت دارای وزن کمی حدود ۸-۵ کیلوگرم در هر مترمربع می باشند که در مقایسه با دیگر مصالح از قبیل سنگ، شیشه و سیمان دارای پایین ترین وزن ممکن می باشد. با بررسی های بعمل آمده نمای کامپوزیت آلومینیوم حدود ۹۰% سبک تر از سنگ گرانیت، ۸۵% سبک تر از سیمان، ۷۵% سبک تر از شیشه و ۵۰% سبک تر از ورق معمولی است.( کاهش وزن سازه باعث کاهش ضریب زلزله در محاسبات می باشد.

۲٫خواص آکوستیک

فضای خالی پشت ورق های کامپوزیت باعث ایجاد خاصیت آکوستیک می شود. بعنوان مثال وقتی از یک ورق کامپوزیت در یک ساختمان با دیوارهای ساخته شده از بتن سبک استفاده می شود خاصیت عایق بودن صوت آن و برابر می شود. 

۳٫شکل پذیری

بوسیله ابزار زوایای مختلف با لبه تیز تا ۱۳۵ درجه را می توان با این ورقها ایجاد کرد در حالیکه برای مصالح رایج دیگر فاقد سیمان، سنگ و شیشه این امر امکان پذیر نمی باشد.

۴٫تنوع رنگ

با توجه به وجود تنوع رنگ ورق ها طراحان می توانند از رنگ های بسیار متنوع و مختلف از جمله رنگ های متالیک در طرحهای خود استفاده کنند. برای رنگ کردن پانل ها از سیستمهای بسیار پیشرفته و با کیفیت بالا استفاده شده است تا رنگ مورد نظر بالاترین کیفیت و بهینه ترین مقاومت را در برابر شرایط نامساعد جوی و آلودگی های صنعتی داشته باشد. این خواص به وسیله پوشش های فلورایدی یاPVDF تأمین شده اند.

۵٫مقاومت دربرابر آتش

از لحاظ مقاومت در برابر آتش سوزی این مصالح در بسیاری از کشورها بعنوان مصالح ضد احتراق شناخته شده و مورد استفاده قرار می گیرد و پس از آتش سوزی نیز برای محیط زیست آلودگی ایجاد نمی کند زیرا تمامی مواد بکار رفته در ساخت آن بدونCFC هستند.

۶٫عملکردغیریکپارچه دربرابر زلزله

با توجه به اینکه این ورق ها بصورت ثابت به نمای ساختمان متصل نمی شوند، هنگام وقوع زلزله ورق ها در جای خود حرکت کرده و امکان فرو ریختن آن به حدأقل می رسد. 

۷٫امکان آببندی نما

از ویژگی های نمای کامپوزیت، امکان آب بندی آن می باشد به گونه ای که امکان نفوذ آب به زیر نما وجود نداشته باشد و آب ناشی از باران و برف پس از هدایت به شیارهای تعبیه شده از محل معینی خارج می شوند. همچنین این ورق ها در مقابل خوردگی ناشی از آب و هوا و باران های اسیدی کاملاً مقاوم است و عوامل جوی هیچگونه تأثیری به زیبائی و کیفیت نما نخواهد داشت.

۸٫بی نیازی به شستشو

از دیگر ویژگی های این ورق ها تمیز ماندن آن است. دلیل این امر نوع رنگ مصرفی است که در اثر جریان هوا الکتریسیته ساکن در ورق ایجاد نمی شود که گرد و غبار معلق در هوا جذب نشده لذا سطح آن تمیز مانده و هرگونه گرد و غبار احتمالی نیز با اولین باران از روی سطح کاملاً شسته می شود.

۹٫قابلیت تعویض پنلها

در صورت بروز هرگونه مشکل در یکی از پانل ها به دلایل مختلف، این قابلیت وجود دارد که بتوان بدون خرابی کل نما تنها پانل آسیب دیده را عوض کرده و یک پانل نو جایگزین آن کرد.

روش نصب ورقهای کامپوزیت:

*        روش ثابت Fixing : در این روش، ورقها پس از برش و خم با استفاده از پیچ یا پرچ و توسط نبشیهای آلومینیومی بطور ثابت به زیر سازی فلزی متصل می گردند.

*        روش ریلی Hanging : در این روش، ورقها با استفاده از شیارهای تعبیه شده، بصورت ریلی بر روی پروفیل‌های مخصوص آلومینیومی نصب می گردند. در این حالت بدلیل عدم استفاده از پیچ یا پرچ، سرعت کار بالا بوده، امکان جدا سازی و تعویض هر یک از قطعات بطور جداگانه وجود داشته و همچنین به دلیل کاربرد پروفیل‌های ناودانی شکل آلومینیومی، دیگر نیازی به آب بندی نما وجود ندارد.

انواع کامپوزیت:

آلومینیوم کامپوزیت پانل: آلومینیوم کامپوزیت پانل معمولی از ترکیب چندلایه مختلف به همراه پوشش آلومینیوم به دست می آید. دو صفحه آلومینیوم روکش شده، سطح هسته پلی‌اتیلنی آن را پوشانده اند. چسباندن این سطوح آلومینیومی به هسته، توسط فرایندهای شیمیایی و مکانیکی صورت می گیرد، به طوریکه در مقابل ورقه ورقه شدن به شدت مقاومت می کند.

آلومینیوم کامپوزیت پانل نانو: آلومینیوم کامپوزیت پانل نانو ضمن دارا بودن خواصی نظیر ضد آلایندگی، مقاومت در برابر آتش، استحکام مناسب و غیره، به دلیل بهره مندی از تکنولوژی برتر نانو از خصوصیات منحصر به فردی نظیر خود تمیزکنی و مقاومت در برابر مواد اسیدی و قلیایی نیز برخوردار می باشد. لذا با توجه به ویژگی‌های فوق، هنگام استفاده از ورقهای نانو در مقایسه با ورقهای PVDF معمولی، دیگر نگرانی در خصوص تمیز نمودن سطوح نما به خصوص در مورد ساختمانهای بلند وجود ندارد.

آلومینیوم کامپوزیت پانل طیفی (رنگی): آلومینیوم کامپوزیت پانل طیفی الهام گرفته از رنگهای موجود در طبیعت مثل رنگهای رنگین کمان می باشد. سطح بین ورق بوسیله رنگ براق خاصی پوشانده شده که باعث ایجاد حس لطافت و رنگارنگی می گردد. فعل و انفعالات بین نور و مواد، انعکاس، انکسار و جذب همه اینها رازهای تاثیر رنگ موجود در این محصول می باشد. در واقع وجود قابلیتهای فوق سبب می گردد بسته به زاویه تابش نور، رنگهای متفاوتی دیده شود. از این ورق می توان در اجرای دکوراسیون داخلی و خارجی در مکانهای عمومی، فروشگاه های زنجیره ای، مراکز خرید، تبلیغات نمایشگاهی و بسیاری موارد دیگر استفاده نمود.

آلومینیوم کامپوزیت پانل ضدباکتری: آلومینیوم کامپوزیت پانل ضدباکتری یکی از محصولات انحصاری IBOND می باشد. این نوع آلومینیوم، از هسته پلی‌اتیلن با وزن مخصوص کم و ضدآلاینده، بین دو ورق آلومینیومی با تکنولوژی پیشرفته ساخته شده است. برروی سطوح این ورق، رنگ ضدباکتری بکار رفته که در اثر آن، ظاهری زیبا و مطلوب ایجاد شده است و همچنین خصوصیات ضد باکتری موجود در رنگ، سبب محافظت محیط‌های خاص نظیر اتاقهای عمل، مراکز تولید و نگهداری دارو، آزمایشگاه ها و غیره می گردد.

آلومینیوم کامپوزیت پانل مقاوم در برابر آتش: این نوع ورق از هسته پلاستیکی نسوز به همراه دو لایه ورق آلومینیومی تشکیل شده که نمونه جدیدی از ورقهای کامپوزیت آلومینیومی است. در واقع هسته پلاستیکی شامل عنصر ضدآتش بوده که سبب می گردد این ترکیب به سختی آتش گیرد، همچنین این قابلیت توسط استانداردهای خاص، آزمایش شده و گواهی کیفیت درجه یک را دریافت نموده است. ضمناً این ماده نسوز دارای ویژگی مناسبی بوده که در هنگام آتش سوزی هیچ گونه گاز مضری از خود متصاعد نمی نماید.

نمای کامپوزیت طرح چوب : این نوع ورق گونه دیگری از کامپوزیت است که همانند طرح فلز هم در داخل و هم در خارج کاربرد وسیعی دارد . رویه این ورق ها از یک لایه لمینیت شده است

خواص فنی و مکانیکی
– جایگاه آلومینیوم کامپوزیت در میان سایر مصالح
نظر به اینکه این محصول جزء مصالح صنعتی و تولید کارخانجات است بسیاری از خواص مصالح طبیعی نظیر سنگ و چوب درآن بهبود بخشیده شده است.
چنانچه این محصول در برابر شرایط جوی و اشعه ماوراء بنفش و همچنین شرایط اسیدی و قلیایی قوی، آلودگی ها و خوردگی و رنگ پریدگی در صورتی که از رزین PVDF (که شرح آن در پی می آید) مقاومت فوق العاده ای از خود بروز می دهد و سالیان متمادی بدون تغییر، خواص ظاهری و فنی خود را حفظ می کند. همچنین از لحاظ مکانیکی، خاصیت ارتجاعی و انعطاف پذیری عالی ورق ها برخلاف مصالح ویژه امکان تغییر شکل به هر فرم دلخواه را می دهد.

همچنین این محصول در رنگ ها و طرح های بسیار بسیار متنوع تولید می شود. به طوری که علاوه بر رنگ های موجود در طبیعت، می تواند به شکل انواع سنگ، چوب و حتی طیف های متفاوت رنگ برحسب زاویه تابش نور و هرآنچه که بتوان تصور نموده باشد.

همانطور که ذکر شد ورق های کامپوزیت وزن کمی در حدود ۶-۵کیلوگرم درهر مترمربع دارند که در مقایسه با دیگر مصالح از قبیل سنگ، شیشه و سیمان دارای پایین ترین وزن ممکن است. با بررسی های به عمل آمده نمای کامپوزیت آلومینیوم حدود ۹۰% سبک تر از سنگ گرانیت، ۶۵ درصد سبک تر از سیمان و۵۰ درصد سبک تر از شیشه می باشند که این کاهش وزن در بحث فواید استفاده از این محصول بررسی می شود.

این محصول جزء مصالح آب بند محسوب می شود و همچنین خواص آکوستیکی داشته. ضمناً چنانچه به هر دلیلی نیاز به تعویض آنها باشد این کار به راحتی قابل انجام است که دیگر مصالح عموماً در همه موارد فوق ضعفهای فراوانی دارند.

– تقسیم بندی محصول از حیث کاربرد
بر خلاف مصالح ساختمانی موجود، از حیث بهینه نمودن زمان و همچنین طرح اقتصادی پروژه ها، بسته به سطح کیفی و کمی پروژه و همچنین سطح حساسیت آن در کنار نوع کاربری و محل نصب، ورقهای کامپوزیت آلومینیومی گستره وسیعی از انتخابها در مقابل دیدگان مصرف کننده قرار می دهد.

تفاوت های تأثیرگذار در قیمت و کیفیت این محصول عمدتاً در موارد زیر اتفاق می افتد:
تفاوت در آلیاژ آلومینیوم
تفاوت در نوع پلی اتیلن و یا همان لایه میانی
تفاوت در ضخامت لایه آلومینیوم و لایه میانی
پوشش سطح ورق
طرح ها و یا رنگ های خاص

انواع آلومینیوم کامپوزیت برحسب پوشش سطح ورق
رنگ روی سطح ورق با تکنولوژی های متفاوتی برحسب نوع کاربرد و محل نصب ورق اجرا می شود که به صورت زیر تقسیم بندی می شود:

۱- پلی استر: ساده ترین روش اجرای رنگ روی لایه آلومینیوم می باشد که رنگ بدون هرگونه لایه محافظ روی لایه آلومینیوم اجرا می گردد.
این نوع ورق در مقابل شرایط جوی، اسیدی و یا قلیایی بسیار آسیب پذیر بوده ، هیچ گونه تضمینی برای حفظ کیفیت آن در نمای خارجی ساختمان وجود ندارد و بطور کلی استفاده از آن برای نمای بیرونی ساختمان ممنوع بوده ولی برای دکوراسیون داخلی مناسب و به صرفه است.

۲- پوشش محافظ PVDF: این پوشش تحت نام پلی وینیل دین فلوراید نوعی رزین خاص است که تولیدکننده آن شرکت PPG می باشد. این رزین به دلیل وجود لایه پلیمری و همچنین عنصر فلوئور باعث محافظت رنگ سطح ورق و دوام و پایداری آن در مقابل شرایط نامساعد جوی، اشعه ماوراء بنفش و شرایط اسیدی و قلیایی به طور کاملاً قابل اعتماد حداقل تا ۲۰ سال می گردد.
رنگی که با این رزین روی سطح ورق اجرا می گردد به طور مستقیم بر روی آلومینیوم اجرا نمی شود و قبل از آن یک لایه رنگ آستر از نوع پلی اورتان روی آلومینیوم اجرا شده سپس لایه رنگ اضافه می شود. بنابراین ورقهایPVDF دارای ۲ لایه رنگ می باشند.

۳- پوشش Nano-PDF: همانند رزین PVDF اجرا می گردد با این تفاوت که یک لایه سوم هم روی رزینPVDF اجرا می شود که از لحاظ ساختار مولکولی با رزین های عادی متفاوت است.

به صورتی که فاصله مولکولی توسط تکنولوژی نانو به کمتر از ۹-۱۰ می رسد که این خاصیت باعث عدم جذب آلودگی های محیطی از قبیل گردوغبار و ذرات روغنی معلق در فضا می گردد.
این نوع ورق برای اولین بار توسط شرکت آلوباند در کشورمان ایران عرضه شده و به طور گسترده در حال استفاده است. این ورق علاوه بر تضمین های کیفی عادی دارای ضمانت تمیز کاری نیز می باشد.

تقسیم بندی از لحاظ تکنولوژی لایه میانی
برحسب کاربرد و حساسیت پروژه لایه میانی از مواد مختلفی تشکیل شده است.

پلی اتیلن بازیافتی
پلی اتیلن نو
لایه میانی ضد حریق B1
لایه میانی ضد حریق A2 که معمولاً از هیدروکسید آلومینیوم و یا دیگر مواد معدنی ساخته می شود.

توضیح اینکه به طور کلی پلی اتیلن استفاده شد در لایه میانی این ورق ها در حالت کلی غیرقابل اشتعال است اما برحسب حساسیت پروژه و وجود مواد اشتعال زا در نزدیکی این ورق ها از لایه میانی A2 , B1 استفاده می شود. لازم به ذکر است استاندارد A1 در مواد ضدحریق مربوط به مواد هموژن (غیرکامپوزیت) می شود.

فواید استفاده از ورق کامپوزیت آلومینیوم
جدا از بحث زیبایی شناسی تنوع در اجرا و کیفیت متفاوت کامپوزیت آلومینیومی به طور خلاصه از ۲ منظر وجوه تمایز دیگری بین این محصول و سایر مصالح نماسازی وجود دارد.

اولین و مهمترین امتیاز این محصول وزن سبک آن و در نتیجه کمک قابل توجه به سبک سازی ساختمان می باشد.
چرا که بر همه اهل دانش و فن ساختمان پوشیده نیست که کاهش وزن لرزه ای ساختمان منجر به کاهش نیروی برش پایه و در نتیجه کاهش نیروی زلزله در محاسبات سازه ای می گردد. به طوری که در نتیجه این امر المانهای سازه ای ساختمان اقتصادی تر و بهینه تر طرح می شود که در واقع این امر جدا از مسئله خطر زلزله باعث سبکتر شدن مقاطع سازه ای می گردد .

همچنین به دلیل نصب یک اسکلت فلزی به ساختمان برای نصب این ورق ها نمی توان از تأثیر مطلوب این اسکلت به عنوان میانقاب ها صرف نظر نمود. وجه تمایز دیگر این محصول لحاظ مبحث ۱۹ مقررات ملی است. چرا که به دلیل وجود لایه پلی اتیلن و همچنین آب بند بودن این محصول در کنار وجود هوای محبوس بین ورق وساختمان یک عایق حرارتی – صوتی پیرامونی ساختمان بوجود می آید که تأثیر آن بسیار مطلوب و قابل توجه است.