آشنايي با كامپوزيت

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:

1.       مقاومت بالا در برابر شرایط متفاوت آب و هوایی: این ورقها به واسطه پوشش رنگ PVDF ، پایداری فوق العاده ای در برابر نور خورشید، اشعه ماوراء بنفش، دماهای متفاوت (40 تا 80 درجه سانتیگراد) و مواد اسیدی و قلیایی دارند.

2.       مسطح بودن : سطح ورق، فاقد هر گونه برآمدگی بوده و کاملاً مسطح است.

3.       سبکی وزن : با توجه به وزن کم ورق در مقایسه با دیگر مصالح قابل استفاده در نمای ساختمان، استفاده از آنها سبب کاهش وزن ساختمان شده و به سادگی قابل پردازش و نصب می باشد. ورقهای کامپوزیت دارای وزن کمی حدود 5 تا 8 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. (کاهش وزن سازه باعث کاهش ضریب زلزله در محاسبات می گردد)

4.       کارایی : برش، ایجاد خم و شکل پذیری ورق توسط ابزارآلات مخصوص به راحتی امکان پذیر است. به طوری که هیچ گونه موج یا شکستگی در رنگ ورق بوجود نخواهد آمد.

5.       خواص آکوستیک : فضای خالی پشت ورقهای کامپوزیت، باعث ایجاد خاصیت آکوستیک شده، بطوریکه وقتی از این ورق در نمای یک ساختمان با دیوارهای ساخته شده از بتن سبک استفاده شود، عایق صوتی دو برابر شرایط بدون ورق خواهد بود.

6.       امکان آب بندی نما : از دیگر ویژگیهای نمای کامپوزیت، امکان آب بندی آن می باشد، بگونه‌ای که امکان نفوذ آب به زیر نما وجود نداشته و آب ناشی از باران و برف پس از هدایت به شیارهای تعبیه شده از محل معینی خارج می شوند.

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 خودتمیزکنی 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.

خواص فنی و مكانیكی
- جایگاه آلومینیوم كامپوزیت در میان سایر مصالح
نظربه اینكه این محصول جزء مصالح صنعتی و تولید كارخانجات است بسیاری از خواصمصالح طبیعی نظیر سنگ و چوب درآن بهبود بخشیده شده است.
چنانچه اینمحصول در برابر شرایط جوی و اشعه ماوراء بنفش و همچنین شرایط اسیدی وقلیایی قوی، آلودگی ها و خوردگی و رنگ پریدگی در صورتی كه از رزین PVDF(كه شرح آن در پی می آید) مقاومت فوق العاده ای از خود بروز می دهد وسالیان متمادی بدون تغییر، خواص ظاهری و فنی خود را حفظ می كند. همچنین ازلحاظ مكانیكی، خاصیت ارتجاعی و انعطاف پذیری عالی ورق ها برخلاف مصالحویژه امكان تغییر شكل به هر فرم دلخواه را می دهد.

همچنین اینمحصول در رنگ ها و طرح های بسیار بسیار متنوع تولید می شود. به طوری كهعلاوه بر رنگ های موجود در طبیعت، می تواند به شكل انواع سنگ، چوب و حتیطیف های متفاوت رنگ برحسب زاویه تابش نور و هرآنچه كه بتوان تصور نمودهباشد.

همانطور كه ذكر شد ورق های كامپوزیت وزن كمی در حدود6-5كیلوگرم درهر مترمربع دارند كه در مقایسه با دیگر مصالح از قبیل سنگ،شیشه و سیمان دارای پایین ترین وزن ممكن است. با بررسی های به عمل آمدهنمای كامپوزیت آلومینیوم حدود 90% سبك تر از سنگ گرانیت، 65 درصد سبك تراز سیمان و50 درصد سبك تر از شیشه می باشند كه این كاهش وزن در بحث فوایداستفاده از این محصول بررسی می شود.

این محصول جزء مصالح آب بندمحسوب می شود و همچنین خواص آكوستیكی داشته. ضمناً چنانچه به هر دلیلینیاز به تعویض آنها باشد این كار به راحتی قابل انجام است كه دیگر مصالحعموماً در همه موارد فوق ضعفهای فراوانی دارند.

- تقسیم بندی محصول از حیث كاربرد
برخلاف مصالح ساختمانی موجود، از حیث بهینه نمودن زمان و همچنین طرح اقتصادیپروژه ها، بسته به سطح كیفی و كمی پروژه و همچنین سطح حساسیت آن در كنارنوع كاربری و محل نصب، ورقهای كامپوزیت آلومینیومی گستره وسیعی ازانتخابها در مقابل دیدگان مصرف كننده قرار می دهد.

تفاوت های تأثیرگذار در قیمت و كیفیت 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 كامپوزیت برحسب پوشش سطح ورق
رنگ روی سطح ورق با تكنولوژی های متفاوتی برحسب نوع كاربرد و محل نصب ورق اجرا می شود كه به صورت زیر تقسیم بندی می شود:

1- پلی استر: ساده ترین روش اجرای رنگ روی لایه آلومینیوم می باشد كه رنگ بدون هرگونه لایه محافظ روی لایه آلومینیوم اجرا می گردد.
ایننوع ورق در مقابل شرایط جوی، اسیدی و یا قلیایی بسیار آسیب پذیر بوده ،هیچ گونه تضمینی برای حفظ كیفیت آن در نمای خارجی ساختمان وجود ندارد وبطور كلی استفاده از آن برای نمای بیرونی ساختمان ممنوع بوده ولی برایدكوراسیون داخلی مناسب و به صرفه است.

2- پوشش محافظ PVDF: اینپوشش تحت نام پلی وینیل دین فلوراید نوعی رزین خاص است كه تولیدكننده آنشركت PPG می باشد. این رزین به دلیل وجود لایه پلیمری و همچنین عنصرفلوئور باعث محافظت رنگ سطح ورق و دوام و پایداری آن در مقابل شرایطنامساعد جوی، اشعه ماوراء بنفش و شرایط اسیدی و قلیایی به طور كاملاً قابلاعتماد حداقل تا 20 سال می گردد.
رنگی كه با این رزین روی سطح ورقاجرا می گردد به طور مستقیم بر روی آلومینیوم اجرا نمی شود و قبل از آن یكلایه رنگ آستر از نوع پلی اورتان روی آلومینیوم اجرا شده سپس لایه رنگاضافه می شود. بنابراین ورقهای PVDF دارای 2 لایه رنگ می باشند.

3-پوشش Nano-PDF: همانند رزین PVDF اجرا می گردد با این تفاوت كه یك لایهسوم هم روی رزینPVDF اجرا می شود كه از لحاظ ساختار مولكولی با رزین هایعادی متفاوت است.

به صورتی كه فاصله مولكولی توسط تكنولوژی نانوبه كمتر از 9-10 می رسد كه این خاصیت باعث عدم جذب آلودگی های محیطی ازقبیل گردوغبار و ذرات روغنی معلق در فضا می گردد.
این نوع ورق برایاولین بار توسط شركت آلوباند در كشورمان ایران عرضه شده و به طور گستردهدر حال استفاده است. این ورق علاوه بر تضمین های كیفی عادی دارای ضمانتتمیز كاری نیز می باشد.

تقسیم بندی از لحاظ تكنولوژی لایه میانی
برحسب كاربرد و حساسیت پروژه لایه میانی از مواد مختلفی تشكیل شده است.

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


توضیحاینكه به طور كلی پلی اتیلن استفاده شد در لایه میانی این ورق ها در حالتكلی غیرقابل اشتعال است اما برحسب حساسیت پروژه و وجود مواد اشتعال زا درنزدیكی این ورق ها از لایه میانی A2 , B1 استفاده می شود. لازم به ذكر استاستاندارد A1 در مواد ضدحریق مربوط به مواد هموژن (غیركامپوزیت) می شود.


فواید استفاده از ورق كامپوزیت آلومینیوم
جدااز بحث زیبایی شناسی تنوع در اجرا و كیفیت متفاوت كامپوزیت آلومینیومی بهطور خلاصه از 2 منظر وجوه تمایز دیگری بین این محصول و سایر مصالح نماسازیوجود دارد.

اولین و مهمترین امتیاز این محصول وزن سبك آن و در نتیجه كمك قابل توجه به سبك سازی ساختمان می باشد.
چراكه بر همه اهل دانش و فن ساختمان پوشیده نیست كه كاهش وزن لرزه ای ساختمانمنجر به كاهش نیروی برش پایه و در نتیجه كاهش نیروی زلزله در محاسبات سازهای می گردد. به طوری كه در نتیجه این امر المانهای سازه ای ساختماناقتصادی تر و بهینه تر طرح می شود كه در واقع این امر جدا از مسئله خطرزلزله باعث سبكتر شدن مقاطع سازه ای می گردد .

همچنین به دلیلنصب یك اسكلت فلزی به ساختمان برای نصب این ورق ها نمی توان از تأثیرمطلوب این اسكلت به عنوان میانقاب ها صرف نظر نمود. وجه تمایز دیگر اینمحصول لحاظ مبحث 19 مقررات ملی است. چرا كه به دلیل وجود لایه پلی اتیلن وهمچنین آب بند بودن این محصول در كنار وجود هوای محبوس بین ورق وساختمانیك عایق حرارتی – صوتی پیرامونی ساختمان بوجود می آید كه تأثیر آن بسیارمطلوب و قابل توجه است.