2. Матеріалознавство та композиційний аналіз
Для точної оцінки вогнестійкості важливо спочатку розглянути фізичну та хімічну архітектуру матеріалів. Відмінність між однорідною суцільною пластиною та гетерогенним композитним ламінатом визначає всі аспекти їхньої поведінки під тепловим напруженням.
2.1 Суцільні алюмінієві листи: Однорідний стандарт
Суцільне алюмінієве облицювання, яке часто називають “пластиною”, “касетою” або “монолітним” алюмінієм, складається з одного суцільного листа алюмінієвого сплаву, прокатаного до певної товщини.
Металургія сплавів: Архітектурний суцільний алюміній зазвичай виготовляється зі сплавів серії 3000 (з додаванням марганцю) або серії 5000 (з додаванням магнію). Сплави, такі як 3003 H14 або 5005 H34, вибираються за їхній оптимальний баланс міцності на розтяг, формованості та корозійної стійкості. Вміст магнію в сплавах серії 5000 забезпечує властивості деформаційного зміцнення, що покращує міцність, що критично важливо для опору вітровим навантаженням у висотних будівлях без надмірної товщини матеріалу.
Товщина та жорсткість: Для підтримки пласкості та перекриття відстаней між опорами підконструкції, суцільні алюмінієві панелі повинні бути значно товщими за обшивку композитних панелей. Стандартні архітектурні специфікації варіюються від 2,0 мм до 3,0 мм і можуть перевищувати 6,0 мм для зон з високим ударним навантаженням або спеціалізованих балістичних вимог. Ця товщина забезпечує необхідну згинальну жорсткість (EI) для опору прогину під тиском вітру, хоча це вводить значний ваговий штраф порівняно з композитами.
Обробка поверхні: Суцільні панелі проходять обробку поверхні переважно шляхом рулонного покриття (PVDF/фторполімер) або анодування. Покриття PVDF, зазвичай наносяться в 2-3 шари, забезпечують виняткову стійкість до УФ-деградації та крейдування. Хоча органічний полімерний вміст покриття PVDF технічно є горючим, товщина шару (приблизно 25-30 мікрон) являє собою незначне пожежне навантаження відносно маси негорючої основи. Анодування, електрохімічний процес, що збільшує природний оксидний шар, робить поверхню невід’ємною від металу, створюючи покриття, яке є суворо негорючим (A1) і не може злущитися чи відлущитися.
Структурна однорідність: Визначальною характеристикою безпеки суцільного алюмінію є його однорідність. Оскільки це єдиний матеріал наскрізь, фізично неможливо його деламінувати. У сценарії пожежі немає шарів для розділення, немає клеїв для руйнування, і немає внутрішньої серцевини для оголення. Панель залишається єдиною структурною одиницею, поки не досягне температури фазового переходу.
2.2 Алюмокомпозитні панелі (АКП/ACM): Гетерогенний сендвіч
АКП була розроблена для вирішення проблем ваги та вартості суцільного металу. Це сендвіч-панель, що складається з двох тонких алюмінієвих обшивок, приклеєних до неалюмінієвої серцевини.
Характеристики обшивки: Алюмінієві обшивки в АКП значно тонші за суцільні листи, зазвичай від 0,2 мм до 0,5 мм. Для архітектурних застосувань (наприклад, Alucobond) стандартом є 0,5 мм для забезпечення довговічності та опору вм’ятинам. Тонші обшивки (0,2 мм – 0,3 мм) зазвичай призначені для вивісок (наприклад, Dibond) і не мають структурної здатності для будівельних оболонок.
Типології серцевин: Матеріал серцевини є найкритичнішою змінною у пожежній безпеці фасаду. Він становить основну частину об’єму панелі та визначає її реакцію на вогонь.
- Поліетиленова (PE) серцевина: Застарілий стандарт, що складається зі 100% поліетилену низької щільності (LDPE). З хімічної точки зору, PE є вуглеводневим полімером — по суті, твердою нафтою. Він має високу теплоту згоряння (~43-46 МДж/кг) і займається приблизно при 340-400°C. Після займання він плавиться в рідину з низькою в’язкістю, що сприяє швидкому поширенню полум’я та крапанню.
- Вогнестійка (FR) серцевина: Для зменшення горючості PE виробники запровадили мінеральні наповнювачі, зазвичай тригідрат алюмінію (ATH) або гідроксид магнію (MDH). Ці мінерали замінюють значний відсоток полімеру (зазвичай 70% мінералу / 30% полімеру). При нагріванні ATH піддається ендотермічному розкладанню близько 220°C, виділяючи водяну пару (2Al(OH)₃ → Al₂O₃ + 3H₂O). Ця реакція поглинає теплову енергію, охолоджуючи панель, а виділена пара розбавляє горючі гази.
- A2 / Негорюча серцевина: Останнє покоління серцевин підвищує вміст мінералів до >90%, при цьому полімерні зв’язувальні речовини зменшено до <10%. Ці серцевини розроблені для відповідності класу A2 за EN 13501-1. Вони виробляють мінімальний дим і практично не мають палаючих крапель, поводячись майже ідентично негорючим матеріалам у стандартних тестах, хоча вони все ще технічно містять невелику органічну фракцію.
2.3 Диференціація продуктів: Dibond проти Alucobond
Критичним джерелом плутанини на ринку є змішування різних брендів 3A Composites. Запит користувача конкретно підкреслює “Dibond”, що вимагає чіткого розрізнення від “Alucobond”.
- Alucobond (Архітектурний клас): Розроблений спеціально для будівельної оболонки. Має 0,5 мм алюмінієві обшивки та міцні фторполімерні покриття (PVDF/FEVE), розроблені для десятиліть погодних впливів. Доступний з серцевинами Plus (FR) та A2, сертифікований для висотних застосувань з ретельним системним тестуванням (наприклад, NFPA 285, BS 8414).
- Dibond (Дисплейний клас): Розроблений для ринків вивісок, дисплеїв та цифрового друку. Має тонші обшивки 0,3 мм. Хоча доступний Dibond FR і досягає рейтингу Class B-s1, d0, він принципово відрізняється від Alucobond A2. Тонші обшивки забезпечують меншу стійкість до вітрових навантажень та теплового напруження. Критично важливо, що стандартний Dibond часто зберігає PE серцевину, яка є високо горючою. Використання Dibond в архітектурному фасадному застосуванні є категоричною помилкою, що компрометує як структурну цілісність, так і пожежну безпеку.