لوحة الألومنيوم المركبة عبارة عن هيكل ساندويتش مصفح، وليست ورقة ألومنيوم واحدة

ألواح الألمنيوم المركبة هي مواد بناء مصممة هندسيًا تتكون من ورقتين رفيعتين من الألومنيوم - عادةً يبلغ سُمك كل منها 0.3 إلى 0.5 ملم، ويتم ربطها حراريًا تحت حرارة وضغط مستمرين بمادة أساسية غير الألومنيوم تتراوح سماكتها من 2 إلى 5 ملم . تُظهر اللوحة العازلة الناتجة، التي يتراوح سمكها الإجمالي عادةً من 3 إلى 6 ملم، صلابة انثناء أكبر بكثير من صفائح الألمنيوم الصلبة ذات الوزن المعادل. توفر جلود الألومنيوم قوة الشد، ومقاومة الطقس، وسطحًا مناسبًا لأنظمة الطلاء المعماري، بينما ينقل القلب إجهاد القص بين الجلود ويوفر تسطيح اللوحة ومقاومة الصدمات. هذا البناء الرقائقي هو ما يجعل اللوحة المركبة بقطر 4 ملم تظل مسطحة تمامًا عبر مسافة 1.2 متر، في حين أن لوح الألمنيوم الصلب الذي له نفس الوزن من شأنه أن يظهر تموجًا واضحًا وتعليب الزيت عند تعرضه لتغيرات درجة الحرارة. يتم تحقيق الرابطة بين غلاف الألومنيوم والقلب من خلال أ فيلم لاصق لدن بالحرارة مستمر - عادةً ما يكون عبارة عن بوليمر مشترك من البولي إيثيلين - يتم تنشيطه بالحرارة أثناء عملية تصفيح اللوحة ويحقق قوة تقشير تتجاوز 15 نيوتن / 25 مم عند اختبارها وفقًا للمواصفة ASTM D1781.

المواد الأساسية والفصل الأساسي بين ألواح PE وFR

المادة الأساسية هي المكون المحدد للوحة الألومنيوم المركبة، ويحدد الاختيار بين الأنواع الأساسية تصنيف أداء اللوحة ضد الحرائق، والتكلفة، والوزن، وملاءمتها لتطبيقات بناء محددة. النواة القياسية للتطبيقات غير المقاومة للحريق هي البولي إيثيلين منخفض الكثافة، الذي تبلغ كثافته حوالي 0.92 إلى 0.95 جم / سم مكعب ومؤشر الأكسجين المحدود يبلغ حوالي 17٪، مما يعني أنه سوف يحترق بسهولة في الظروف الجوية العادية . تمثل ألواح PE-core غالبية ألواح الألومنيوم المركبة المستخدمة عالميًا في اللافتات والديكور الداخلي والتطبيقات الخارجية غير الخاضعة للتنظيم. التكنولوجيا الأساسية البديلة للتطبيقات المقاومة للحريق هي قلب مملوء بالمعادن، حيث يتم تحميل مصفوفة البولي إيثيلين 30% إلى 70% وزنًا من الحشوات المعدنية المقاومة للحريق - عادةً ثلاثي هيدروكسيد الألومنيوم أو ثنائي هيدروكسيد المغنيسيوم - التي تمتص الحرارة من خلال التحلل الماص للحرارة، وتطلق بخار الماء الذي يخفف غازات الاحتراق، وتترك طبقة فحم سيراميكية تعزل القلب غير المحترق. . تحقق هذه الألواح الأساسية FR المليئة بالمعادن مؤشر أكسجين محدود أعلى من 30%، والذي يصنف المادة على أنها ذاتية الإطفاء، ويمكنها تلبية متطلبات ASTM E84 Class A، أو EN 13501-1 Class B-s1-d0، أو ما يعادلها من معايير الحريق الوطنية. النوع الثالث الأقل شيوعًا هو قلب الألمنيوم المموج أو قرص العسل الذي يستخدم في التطبيقات المعدنية عالية الصلابة التي تتطلب توافق التمدد الحراري بين الجلد والقلب.

تاريخ الحريق والاستجابة التنظيمية

تغيرت البيئة التنظيمية العالمية لألواح الألمنيوم المركبة بشكل أساسي بعد عدة حرائق في المباني الشاهقة ساهمت فيها الألواح المصنوعة من البولي إيثيلين على الكسوة الخارجية في انتشار اللهب العمودي السريع. أدت هذه الأحداث إلى مراجعات الكود واسعة النطاق التي تحظر الآن استخدام الألواح المركبة المصنوعة من البولي إيثيلين في الكسوة الخارجية للمباني التي يزيد ارتفاعها عن حد معين - عادةً 18 مترًا أو أربعة طوابق، اعتمادًا على الولاية القضائية . شرط الاستبدال هو أن ألواح الكسوة الخارجية يجب أن تحتوي على قلب FR مملوء بالمعادن أو يجب أن تكون ذات بناء بديل، مثل صفائح الألومنيوم الصلبة أو مادة تكسية مختلفة غير قابلة للاحتراق. تختلف متطلبات الاختبار المحددة حسب البلد: في الولايات المتحدة، المعيار ذو الصلة هو NFPA 285 لاختبار تجميع الجدار متعدد الطوابق على نطاق واسع؛ وفي المملكة المتحدة والعديد من دول الكومنولث، هو BS 8414؛ في الاتحاد الأوروبي، تتم الإشارة إلى تصنيف EN 13501-1 في قوانين البناء الوطنية. والنتيجة العملية للمحددين هي أنه يجب التحقق من المادة الأساسية من خلال تقارير اختبار الطرف الثالث الخاصة بالعلامة التجارية والطراز المحددين للوحة، ولا يتم افتراضها من أدبيات المنتج العامة.

أنظمة الطلاء وطيف متانة PVDF مقابل البوليستر

يتم طلاء جلود الألومنيوم الموجودة على لوحة الألومنيوم المركبة بطبقة نهائية معمارية تحدد احتفاظ اللوحة بالألوان، واحتفاظها باللمعان، ومقاومة الطباشير، والحماية من التآكل على مدى عقود من التعرض الخارجي. يتم تطبيق نظام الطلاء على ملف الألمنيوم قبل أن يتم تصفيحه في لوحة مركبة، وذلك باستخدام عملية طلاء الملف المستمرة التي تطبق معالجة مسبقة لطلاء تحويل الكرومات متبوعة بطبقة تمهيدية وطبقة نهائية، يتم معالجة كل منها عند درجة حرارة معدنية قصوى تتراوح بين 230 إلى 250 درجة مئوية . تنقسم كيمياء المعطف الخفيف إلى عائلتين أساسيتين. تعتبر طلاءات فلوريد البولي فينيلدين، التي يتم صياغتها عادةً على شكل مزيج من 70٪ PVDF / 30٪ من راتينج الأكريليك، هي المعيار للتطبيقات المعمارية الخارجية وتحمل ضمان أداء لمدة تتراوح بين 15 إلى 30 عامًا ضد بهتان الألوان والطباشير. تعد رابطة الكربون والفلور في PVDF واحدة من أقوى الروابط الكيميائية في الكيمياء العضوية، وهي تقاوم التحلل الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية والأمطار الحمضية ورذاذ الملح. طلاءات البوليستر ، إما البوليستر القياسي أو البوليستر المعدل بالسيليكون، وهي أقل تكلفة وتستخدم للتطبيقات الداخلية أو اللافتات الخارجية مع توقع عمر خدمة أقصر يتراوح من 5 إلى 10 سنوات. نطاق الألوان المتوفر في PVDF أضيق من البوليستر لأن متطلبات المعالجة بدرجة الحرارة العالية لـ PVDF تحد من كيمياء الأصباغ المستقرة حرارياً، ولهذا السبب تتوفر بعض الألوان الحمراء والبرتقالية والأصفر الزاهية فقط في تركيبات البوليستر.

طرق التصنيع وتقنية الأخدود والطي

يتم تشكيل ألواح الألمنيوم المركبة إلى عناصر معمارية بشكل أساسي من خلال تقنية الأخدود والطي، حيث يتم توجيه أخدود على شكل حرف V إلى الوجه الخلفي للوحة من خلال غلاف الألمنيوم ومعظم اللب، مع ترك غلاف الألمنيوم الأمامي وطبقة رقيقة من المادة الأساسية سليمة لتكون بمثابة مفصل . يتم بعد ذلك ثني اللوحة على طول خط الأخدود هذا لتكوين زاوية مستقيمة واضحة مع نصف قطر انحناء يتم تحديده بواسطة سمك المادة المتبقية. يعد عمق التوجيه أمرًا بالغ الأهمية: فهو ضحل جدًا وستعود الطية إلى الخلف أو تتشقق الجلد الأمامي؛ عميقة جدًا وسوف تخترق لقمة التوجيه سطح الألومنيوم الأمامي أو تخترقه، مما يؤدي إلى إنشاء خط مرئي على الوجه النهائي. عمق التوجيه الصحيح يترك 0.3 إلى 0.4 ملليمتر من المواد - بشكل أساسي غلاف الألمنيوم الأمامي بالإضافة إلى ما يقرب من 0.1 ملليمتر من القلب - سليمة أسفل الأخدود . تحدد زاوية الأخدود V زاوية الزاوية النهائية: أخدود 90 درجة ينتج زاوية 90 درجة، وأخدود 135 درجة ينتج إرجاعًا 45 درجة. يجب أن يتطابق عرض الأخدود واختيار الأداة ومعدل التغذية مع سمك اللوحة ونوع اللب؛ يتم توجيه نوى PE بشكل نظيف بمعدلات تغذية أعلى من نوى FR المملوءة بالمعادن، والتي تكون أكثر كشطًا وتتطلب أدوات توجيه من الكربيد أو الماس للحفاظ على جودة الحافة خلال عمليات الإنتاج. بعد الطي، يمكن تقوية الزاوية بأقواس زاوية من الألومنيوم مثبتة في الزاوية الداخلية بمادة لاصقة هيكلية لتوفير صلابة إضافية ولمنع الزاوية من الفتح تحت دورة حمل الرياح.

التوجيه باستخدام الحاسب الآلي ومتطلبات استخراج الغبار

تولد عملية الحز على شكل حرف V كمية كبيرة من غبار المواد الأساسية الذي يمثل مصدر إزعاج وخطر محتمل للحريق. الغبار الأساسي من البولي إيثيلين قابل للاحتراق، وعندما يتم تعليقه في الهواء بالتركيز الصحيح، يمكن أن يشكل سحابة غبار متفجرة. يعتبر الغبار الأساسي المملوء بالمعادن FR أثقل وأقل قابلية للاحتراق ولكنه كاشط لطرق ومحامل الأدوات الآلية. ال يجب أن تكون محطة التوجيه مجهزة بنظام استخلاص غبار عالي الكفاءة يلتقط الغبار عند نقطة الأداة قبل أن يصبح محمولاً في الهواء ويجب التخلص من الغبار المتجمع وفقًا للوائح المحلية الخاصة بالنفايات القابلة للاحتراق أو النفايات المعدنية حسب الاقتضاء. يجب تأريض مجاري استخلاص الغبار للتوجيه الأساسي PE وربطها لتبديد الكهرباء الساكنة، ويجب إفراغ صندوق جمع الغبار وتنظيف عناصر المرشح وفقًا لجدول زمني يمنع تراكم المواد القابلة للاحتراق داخل نظام جمع الغبار.

التمدد الحراري وحركة اللوحة التي يجب استيعابها

تتمدد ألواح الألومنيوم المركبة وتتقلص مع تغيرات درجة الحرارة، ويتم تحديد مقدار الحركة بشكل أساسي من خلال جلود الألومنيوم. ال يبلغ معامل التمدد الحراري للألمنيوم حوالي 2.4 × 10⁻⁵ لكل درجة مئوية، مما يعني أن لوحة يبلغ طولها 3 أمتار تتعرض لتأرجح درجة حرارة 60 درجة مئوية بين ليل الشتاء وشمس الصيف سوف يتغير طولها بحوالي 4.3 ملم. . ويجب استيعاب هذه الحركة في تصميم وصلة اللوحة وفي نظام المرفقات. الألواح التي يتم تثبيتها بشكل صارم في نقاط متعددة دون السماح بالتمدد سوف تنثني للخارج بين النقاط الثابتة عند تسخينها - وهو وضع الفشل المعروف باسم تعليب الزيت والذي يكون دائمًا بمجرد حدوثه لأن جلود الألومنيوم تخضع للضغط ولا تعود إلى الوضع المسطح عند تبريدها. يتراوح عرض المفصل القياسي لأنظمة الألواح المركبة من 10 إلى 20 ملم ، مع المفصل الأوسع المخصص للألوان الداكنة التي تمتص المزيد من الطاقة الشمسية وتصل إلى درجات حرارة أعلى. يستخدم نظام التثبيت عادةً مجموعة من نقاط التثبيت الثابتة التي تقاوم حمل الرياح والمثبتات ذات النقاط المنزلقة التي تسمح بالحركة الحرارية، مع وضع النقاط الثابتة في الخط المركزي للوحة بحيث يحدث التمدد بشكل متماثل نحو كلا الحافتين. يؤدي توجيه حواف اللوحة وطيها إلى أشرطة أو صواني إلى تغيير سلوك التمدد الحراري: تكون الصينية المطوية بالكامل مع الإرجاع على جميع الحواف الأربعة أكثر صلابة من اللوحة المسطحة وقد تتطلب عروض وصلات مختلفة وتباعد المرفقات عن اللوحة المسطحة التي تم تصنيعها منها.

تصميم أحمال الرياح وجداول الامتداد التي تحكم تباعد المرفقات

يخضع التصميم الهيكلي لنظام تكسية ألواح الألمنيوم المركبة إلى جداول ممتدة تحدد الحد الأقصى للمسافة المسموح بها بين نقاط التعلق لسماكة اللوحة المحددة والنوع الأساسي وضغط الرياح التصميمي. أ لوحة أساسية من البولي إيثيلين بقطر 4 ملم مع غلاف من الألومنيوم بسمك 0.5 ملم، مدعومة على أربع حواف بإطار محيطي في مراكز بقطر 600 ملم، يمكنها عادةً مقاومة ضغط الرياح التصميمي من 1.5 إلى 2.0 كيلو باسكال مع حد انحراف يبلغ L/60 . تؤدي زيادة سماكة اللوحة إلى 6 ملم أو تقليل مراكز الإطارات إلى 400 ملم إلى زيادة قدرة حمل الرياح بشكل متناسب. لا يتم تحديد حد الانحراف بسبب الفشل الهيكلي - فالألواح المركبة شديدة المرونة ولن تنكسر تحت حمل الرياح - ولكن من خلال قابلية الخدمة: يؤدي الانحراف المفرط إلى تموج مرئي في الضوء المنعكس ويمكن أن يفتح وصلات اللوحة خارج نطاق تعشيق موانع الطقس. يتم نشر الجداول الممتدة من قبل الشركات المصنعة للوحات وهي مخصصة لكل إنشاء لوحة؛ لا يمكن تطبيق جدول الامتداد الخاص بلوحة PE-core على لوحة FR-core، لأن اللب المملوء بالمعادن له معامل قص مختلف يؤثر على سلوك انثناء اللوحة. يجب أيضًا أن يكون نظام التثبيت نفسه - عادةً عبارة عن سحب من الألومنيوم مع برشام أو برغي أو تثبيت لاصق على اللوحة - مصممًا لحمل الرياح، ويجب أن يكون للمثبتات مسافة كافية من الحافة في غلاف الألومنيوم لمنع التمزق تحت ضغط الرياح السلبي الذي يسحب اللوحة إلى الخارج من المبنى.

طرق الانضمام وبديل الربط اللاصق

إن الطريقة التقليدية لتجميع عناصر الألواح المركبة المُصنّعة - مثل عوارض الكاسيت، وقنوات التقوية، والمرابط - هي التثبيت الميكانيكي بمسامير مسدودة من الألومنيوم أو براغي من الفولاذ المقاوم للصدأ. التثبيت الميكانيكي موثوق به وقابل للفحص، ولكنه يخلق أحمالًا نقطية عند كل قفل، ويترك رؤوس التثبيت مرئية على وجه اللوحة أو خلفيها، ويمكن أن يكون غير متوافق مع المتطلبات الجمالية للأعمال المعمارية المتطورة. الطريقة البديلة التي حظيت بالقبول للتطبيقات المتميزة هي الربط الهيكلي باستخدام مواد لاصقة من الإيبوكسي أو الأكريليك مكونة من جزأين مصممة خصيصًا لربط الألومنيوم . يتم تطبيق المادة اللاصقة في شكل حبة متواصلة على طول المفصل بين اللوحة وملف التثبيت، ويتم تثبيت التجميع حتى يصل اللاصق إلى قوة التعامل. يقوم المفصل اللاصق المصمم بشكل صحيح بتوزيع الحمل بشكل مستمر على طول خط الربط بدلاً من تركيزه في نقاط تثبيت منفصلة، ​​مما يسمح باستخدام جلود الألومنيوم الرقيقة دون تنقير التثبيت ويزيل الجسور الحرارية التي تخلقها أدوات التثبيت المعدنية. يجب التحقق من صحة نظام اللصق لطلاء اللوحة المحدد لأن الرابطة مصنوعة على سطح الطلاء، وليس على الألومنيوم العاري، وتحدد طاقة سطح الطلاء والالتصاق بركيزة الألومنيوم قوة الرابطة النهائية. أ الحد الأدنى لقوة القص في اللفة هو 5 ميجا باسكال على سطح اللوحة المطلي الفعلي يعد معيار قبول نموذجي للربط الهيكلي اللاصق لمرفقات الألواح المركبة.

معايير التسطيح ومعايير القبول البصري

يتم تقييم استواء ألواح الألومنيوم المركبة عن طريق الملاحظة البصرية في ظل ظروف إضاءة محددة، ويتم تحديد معايير القبول في معايير الصناعة مثل AAMA 508 وEN 438-6. يجب ألا يظهر سطح اللوحة، عند النظر إليه بزاوية مائلة تحت إضاءة طبيعية منتشرة أو إضاءة صناعية مكافئة التعليب بالزيت، والذي يُعرف بأنه تموج أو تموجات مرئية تشوه الصور المنعكسة، أكبر من 2 ملم في السعة لكل 300 ملم من طول اللوحة . العيوب الموضعية مثل الخدوش أو التجاعيد أو نقرات التثبيت التي يمكن رؤيتها من مسافة 3 أمتار في ظل ظروف المشاهدة العادية غير مقبولة. يتم تحديد تسطيح اللوحة المركبة من خلال جودة جلود الألومنيوم، وتوحيد القلب، ومعلمات عملية التصفيح، وإجراءات المعالجة والتركيب. ستظهر اللوحة التي تم إسقاطها على الزاوية أثناء المناولة، أو اللوحة التي تم تركيبها مع نقاط ربطها خارج المستوى، عيوب التسطيح المرتبطة بالتركيب وليس المتعلقة بالتصنيع. التمييز مهم لأن مسؤولية المعالجة تقع على عاتق أطراف مختلفة، ويجب إجراء فحص التسطيح بعد اكتمال تركيب اللوحة وتخضع الألواح لظروف الرياح ودرجة الحرارة التصميمية، وليس أثناء التثبيت عندما قد يتم الضغط على الألواح مؤقتًا من خلال قوى المناولة والمحاذاة.

عمر الخدمة وضمان الطلاء كمؤشر للأداء

يعتمد عمر الخدمة لنظام ألواح الألومنيوم المركبة في المقام الأول على متانة الطلاء الموجود على سطح الألومنيوم الخارجي، لأن الألومنيوم نفسه والمواد الأساسية مقاومة بطبيعتها للتدهور البيئي. أ من المتوقع أن تحافظ اللوحة المطلية بـ PVDF والمثبتة في بيئة غير بحرية وغير صناعية على لونها ولمعانها ضمن مواصفات الضمان لمدة تتراوح من 20 إلى 30 عامًا ، وبعد ذلك يصبح الطباشير التدريجي وتلاشي اللون قابلين للقياس ولكن ليس بالضرورة غير مقبولين من الناحية الجمالية. وبالتالي فإن ضمان الطلاء يعد مؤشرًا ذا معنى للأداء: فالشركة المصنعة التي تقدم ضمانًا لمدة 20 عامًا لسلامة الفيلم ولونه ولمعانه على تشطيب PVDF قد أثبتت صحة هذا التشطيب من خلال التجوية المتسارعة الشاملة بما يعادل فترة الخدمة تلك. يعد الضمان أيضًا مؤشرًا على مقاومة الطلاء للطباشير: الطباشير هو تحلل الراتنج على سطح الطلاء، مما يؤدي إلى إطلاق جزيئات صبغية يمكن مسحها كمسحوق ملون، ويمثل بداية مرحلة نهاية عمر الطلاء. اللوحة التي بدأت في الطباشير بشكل ملحوظ لا تزال سليمة من الناحية الهيكلية، ولكن مظهرها سيستمر في التدهور، كما أن إعادة طلاء اللوحة المركبة ليس مجديًا اقتصاديًا بشكل عام مقارنة بالاستبدال. عادةً ما يتجاوز العمر الهيكلي للوحة - سلامة الرابطة بين جلود الألومنيوم والقلب - عمر الطلاء، وقد تظل اللوحة التي يبلغ عمرها 30 عامًا والمغطاة بطبقة طباشيرية قابلة للخدمة من الناحية الهيكلية، على الرغم من أن الإزالة والاستبدال سيتم تشغيلها لاعتبارات جمالية وليس اعتبارات تتعلق بالسلامة.