RU EN

Навесные фасады. Красивые решения


Об алюминиевых композитных панелях

Многие здания современных городов отличаются сложностью архитектурных форм. Большинство из этих сложных конструкций, скорее всего, выполнено с применением алюминиевых композитных панелей. Алюминиевые композитные панели (АКП) дали архитекторам возможность воплотить самые невероятные проекты, которые еще 50 лет назад казались бы совершенно нереальными.

Ниже представлен краткий обзор по алюминиевым композитным панелям. Особое внимание уделяется устройству панелей, технологии их изготовления, применяемым материалам, особенностям обработки, противопожарным характеристикам.

Применение алюминиевых композитных панелей

Области применения алюминиевых композитных панелей:

Рисунок 1 — Пример применения алюминиевых композитных панелей

Устройство алюминиевых композитных панелей

Алюминиевая композитная панель состоит из двух алюминиевых листов, между которыми находится сердцевина из термопластичного наполнителя (рисунок 2):

Эти два типа алюминиевых композитных панелей обозначаются в зарубежных документах PE (polyethelene) и FR (fire resistant или fire retardant [1]).

Рисунок 2 — Строение типичной алюминиевой композитной панели c полиэтиленовым наполнением [2]

Серцевина, полиэтиленовая или минеральная, прочно соединена с алюминиевыми листами с помощью адгезивных материалов, которые вводятся в процессе изготовления панели.

За рубежом стандартная толщина алюминиевой композитной панели составляет 4 мм: два листа алюминия по 0,5 мм и сердцевина толщиной 3 мм. Между тем, в России в целях удешевления продукции в основном применяют два листа алюминия по 0,4 мм и сердцевину 3,2 мм.

Для повышения долговечности панелей в особых условиях они могут иметь алюминиевую оболочку толщиной 0,8 мм, а общая толщина панели быть 3 или 6 мм.

Кроме того, бывают облегченные алюминиевые композитные панели с общей толщиной 2 и 3 мм и толщиной алюминиевых листов 0,3 мм и даже 0,21 мм [2]. Такие панели в строительстве не применяют, из них изготавливают, например, информационные и рекламные щиты.

Стандартная ширина панелей обычно составляет от 1000 до 1500 мм, а длина — от 2000 до 8000 мм.

Вес одного квадратного метра алюминиевых композитных панелей с алюминиевыми листами толщиной 0,5 мм и чисто полиэтиленовой сердцевиной при общей толщине 4 мм составляет 5,5 кг. Однако, для достижения панелью хотя бы группы горючести В2 по DIN 4102 полиэтилен должен содержать определенное количество негорючих компонентов, что увеличивает вес панели до 6,5 кг на квадратный метр. В строительстве на территории Российской Федерации группа горючести B2 — это самая нижняя планка по возможности применения алюминиевых композитных панелей. Аналогичные панели типа FR с минеральным наполнителем весят еще больше — 7,5 кг/м2.

В композитных панелях применяют листы из алюминиево-марганцевого сплава 3103, а также из марки алюминия 1100 и алюминиево-магниевого сплава 5005. Самую высокую прочность и лучшую коррозионную стойкость обеспечивают листы из сплава 5005.

Защитные и декоративные покрытия

Чтобы защитить алюминиевую оболочку от коррозии и придать ей привлекательный внешний вид, на обе ее наружные поверхности наносят специальное защитное покрытие, а на видимую поверхность дополнительно наносят декоративное покрытие. Обычно это покрытия на основе фторополимеров, чаще всего, поливинилиденфторида, ПВДФ (PVDF), а также полиэстерные покрытия.

Металлические композитные панели

Кроме алюминия в качестве материала наружной оболочки панели могут применяться и другие металлы, такие как медь, нержавеющая сталь, цинк или титан. Такие панели называют металлическими композитными панелями (МКП). Хотя алюминий, конечно, также является металлом, к металлическим композитным панелям обычно относят панели, металлическая оболочка которых остается без защитно-декоративного покрытия. При установке на здание эти коррозионностойкие оболочки визуально не отличаются от цельных листов из тех же меди, нержавеющей стали, цинка и титана. Медь и цинк со временем формируют естественную патину, тогда как нержавеющая сталь и титан сохраняют неизменным свой первоначальный внешний вид.

Технологии изготовления алюминиевых композитных панелей

Для изготовления алюминиевых композитных панелей применятся несколько различных технологий. Пример одной из таких технологий показан на рисунке 3.

Рисунок 3 — Технология изготовления алюминиевых композитных панелей [2]

Экструдер прессует полиэтленовый лист, который подается по конвейеру в обжимной пресс. На прессе установлены две бухты с алюминиевыми листами, верхний и нижний. Во время движения по конвейeру полиэтиленовый лист разогревается в печи и подается между валками пресса. Валки подают в зону прессования верхний и нижний алюминиевые листы, на которые наносят адгезионный слой или пленку. В зоне прессования происходит прочное адгезионное соединение алюминиевых листов с полимерной сердцевиной.

Преимущества алюминиевых композитных панелей

Преимуществами алюминиевых композитных панелей являются [3]:

Обработка алюминиевых композитных панелей

Резание и фрезерование

Алюминиевые композитные панели намного удобнее и легче обрабатывать, чем цельные алюминиевые листы. Порезку алюминиевых композитных панелей часто производят с помощью обычной циркулярной пилы с карбидными насадками. Иногда применяют резку на гильотине, однако в этом случае могут возникать смятие торцов, а плоскость среза может отклоняться от прямого угла на 1-1, 5°. Фрезерование производят вручную или с применением станков с ЧПУ (рисунок 4) [4].

Рисунок 4 — Фрезерование заготовки для композитной панели на станке с ЧПУ [4]

Фрезерование и формирование углов

При фрезеровке выемки в панели для формовки углов типа (а) и (в) на рисунке 5 необходимо оставлять слой полиэтилена в точке изгиба толщиной 0,3-0,5 мм в зависимости от толщины алюминиевого листа. Выполнить хороший гиб при толщине полиэтилена более 0,5 мм в этих случаях затруднительно. С другой стороны, если остающийся слой полиэтилена будет очень тонким, то это может приводить к разрушению алюминия, а практическое отсутствие наполнителя в месте гиба делает его слабым к воздействию ударов. При формовке угла по типу (б) оставляют слой наполнителя около 1,0 мм. Простые способы формирования коробчатых углов показаны на рисунке 6.

Рисунок 5 — Фрезерование пазов под формовку углов [4]

Рисунок 6 — Способы выполнения коробчатых углов [4]

Цилиндрическая гибка

Алюминиевые композитные панели можно легко гнуть и формовать на заданный радиус или на прессе с одиночным роликом, для небольших радиусов гибки, или на трехвалковом гибочном станке. Для предотвращения смятия панели между ней и гибочными роликами прокладывают мягкий материал.

Учет температурного расширения

Алюминиевые композитные панели применяются в диапазоне температуры от -50 °C до +80 °C. Это термическое расширение/сокращение нужно иметь в виду при выборе системы крепления панелей и при проектировании ширины компенсационных зазоров. Алюминиевые композитные панели имеют коэффициент температурного расширения аналогичный коэффициенту для алюминия, то есть около 0,024 мм/(м·ºС). Это означает, что, если погодные условия изменяются от температуры минус 40 ºС зимой до температуры плюс 40 ºС летом, то размеры панели могут изменяться на 1,9 мм на каждый метр ее ширины и длины.

Вентилируемые фасады с композитными панелями

Современные технологии навесных вентилируемых фасадов позволяют применение различных видов материалов для наружной облицовки любых типов зданий. Алюминиевые композитные панели дают возможность реализовывать самые выразительные архитектурные формы.

Вентилируемые фасады состоят из декоративной облицовки, теплоизоляционного слоя и алюминиевого несущего каркаса (подконструкции). Между теплоизоляционным слоем и облицовкой предусмотрен вентилируемый зазор. Благодаря такой конструкции теплоизоляция предотвращает здание от перегрева летом и тепловых потерь зимой.

Важнейшими свойствами навесных вентилируемых фасадов являются:

Алюминиевые композитные панели дают навесным вентилируемым фасадам дополнительные преимущества:

Алюминиевые композитные кассеты

Эти облицовочные элементы имеют сформированные углы со всех четырех сторон (рисунок 7). Их изготавливают в соответствии с чертежами на облицовку конкретных зданий. Коробчатая трехмерная форма кассет обеспечивает им хорошую плоскостность даже при больших размерах. Крепление кассет производят с помощью заклепок, болтов или специальных корнштейнов.

Рисунок 7 — Пример алюминиевых композитных кассет:
а — развертка кассеты, б — готовая кассета

Пожарная безопасность алюминиевых композитных панелей

В Европе степень горючести строительных материалов определяют в соответствии с европейским стандартом EN 13501, а также немецким стандартом DIN 4102. Согласно DIN 4102 к негорючим материалам относятся материалы категории А1, например, сталь, гранит и кирпич, а также материалы категории А2, например, цельные алюминиевые листы. К категории В1 относятся трудногорючие материалы, а к категории В2 — среднегорючие материалы.

Самые лучшие алюминиевые композитные панели с минеральным наполнителем могут достигать противопожарных характеристик группы А2. Только такие панели разрешается устанавливать в Германии в зданиях выше восьмого этажа. Большинство панелей с минеральными наполнителями относятся к группе В1 — их устанавливают на офисных зданиях, общественных зданиях, школах. Алюминиевые композитные панели с наполнителем из первичного полиэтилена и негорючими добавками обычно относятся к группе В2. Облицовочные материалы этой категории применяют в основном для малоэтажных частных зданий [1].

Источники:

1. Aluminium Composite Panels, World Architecture, Dec/2009

2. European Patent EP 2 420 380 A1, 2010

3. Neobond Aluminium Composite Panels Description, 2008

4. Reynobond Fabrication Guide, ALCOA, 2010

Ваше сообщение успешно отправлено

Ваше сообщение успешно отправлено

Ваше сообщение успешно отправлено