Алюминиевые композитные панели

В настоящее время организация производства алюминиевых композитных панелей является одним из наиболее привлекательных направлений инвестирования в области производства строительных материалов. Рынок находится в стадии формирования, обладая высокими темпами роста спроса, огромным потенциалом развития. Еще долгое время объем потребления будет формироваться объемов ввода новых мощностей.

Что такое – АКП?

Алюминиевая композитная панель – это сложный многослойный материал, состоящий из двух алюминиевых листов и пластикового или минерального наполнителя между ними.

Преимущества алюминиевых композитных панелей

• легкость. Вес кв. м. в зависимости от толщины материала весит от 3 до 8 кг;
• жесткость и прочность. Позволяет изготавливать крупногабаритные кассеты для навесных фасадов и обеспечить монтаж в минимальные сроки;
• легкость обработки;
• структурная прочность;
• коррозионная стойкость;
• вибро- и звукоизоляция;
• устойчивость к воздействию агрессивной внешней среды и УФ-излучению;
• термоустойчивость;
• гибкость. Способность алюминиевого композита  к трансформации из плоского листа в любую криволинейную форму с острыми и закругленными углами.
• высокая степень огнестойкости;
• широкая цветовая гамма.  Множество вариантов окраски позволяет оформить самые разнообразные архитектурные элементы в различной цветовой гамме.
• устойчивость к загрязнению. Покрытие панелей полиэфирным лаком и PVDF дает гарантию, что фасад не выгорит на солнце, не изменит цвет под воздействием атмосферной пыли, соединений серы и солевых взвесей. Материал легко очищается от осевшей на него пыли и агрессивных налетов обычной водой.
• долговечность. Гарантийный срок  использования для вентилируемых фасадов составляет 25 лет.

Виды наполнителя АКП

Полимерный наполнитель

Полимерный наполнитель относятся к классу горючести Г4 (горит под пламенем горелки, выделяя опасный дым и капая, и горит, когда пламя уже убрали).

Основная часть композитных панелей, представленных на российском рынке имеет сердцевину из вспененного полиэтилена. Однако, существуют и панели, сердцевина в которых выполнена из сотового пропилена. Данная продукция выпускается французской компанией «Kaysersberg Plastics» под торговой маркой «Arybond». Данный материал обладает очень небольшим весом, и притом что алюминиевый слой с двух сторон придает дополнительную жесткость, материал получается очень прочным.

Основное назначение композитных панелей с пластиковым наполнителем – отделка внутренних помещений и изготовление рекламной продукции.

Минеральный наполнитель

Минеральный композитный наполнитель представляет собой вспененный полиэтилен высокого давления с добавками негорючих компонентов – антипиренов (до 80 компонентов).

Данный минеральный наполнитель относится к классу горючести Г1 (по международной классификации В1 – трудно воспламеняемые) – загорается через несколько секунд под пламенем горелки и тухнет, если пламя убрать, при этом при прямом пламени горит не выделяя едких дымов и не капает. Данная группа композитных панелей обычно имеет дополнительное условное обозначение FR (fire-proof, fire-resistant) и представлена на рынке панелями производства как европейских, так и азиатских стран.

Основное назначение композитных панелей с минеральным наполнителем – фасадное строительство. Следует отметить, что данные композитные панели имеют ряд противопожарных условий при монтаже, полное соблюдение которых может привести к значительному удорожанию конечной стоимости навесных вентилируемых фасадов.

Новое поколение минеральных наполнителей

Композитные панели с наполнителем класса по международной классификации А2 являются продукцией «ноу-хау». На рынке данный вид продукции предлагается немецким производителем «Alcan Singen GmbH» – композитная панель с наполнителем класса А2 на основе алюминиевой гидроокиси не горит под пламенем горелки около двух часов. Однако данный материал обладает более низкими показателями на изгиб – например, изготовить колонну из такого композитного материала невозможно.

Уникальность материала Alucobond А2 состоит и в том, что он позволяет выполнять откосы и отливы с примыканием к окнам и дверным проемам без дополнительных противопожарных отсечек выступающих за плоскость фасада и с соблюдением всех принципов НВФ на любых зданиях и сооружениях с самыми высокими требованиями противопожарной защиты.

О производстве композитных панелей класса А заявляет китайский производитель «Hunan Huatian Aluminium Co., ltd» (совместное китайско-немецкое предприятие группы компаний «Huatian»). Композитный материал компании выполнен по передовой технологии, полностью отвечает требованиям пожарного контроля, не выделяет ядовитых продуктов при сгорании. По результатам теста, проведенного государственным контрольным органом, характеристики сгорания и физико-механические свойства материала превышают стандарты огнеупорности строительных материалов для невоспламеняемых материалов класса А.

Другой китайский производитель – «Foshan Shunde Balco Building Materials Co., Ltd», также готов предложить рынку минеральный наполнитель класса горючести А2 собственной разработки. Предлагаемый материал обладает более высокой эластичностью на сгиб, чем немецкий, кроме того, не горит под пламенем горелки около 4 часов.

Алюминиевый сотовый «наполнитель»

Вместо пластикового или минерального наполнителя в композитных панелях могут использоваться очень тонкие поперечные пластинки самого алюминия, соединяющие две основные пластины. Рисунок может быть различен, например в виде сетки или в виде сот. Данные композитные панели обладают высокой степенью жесткости при чрезвычайно лёгком весе. Однако, полностью алюминиевые панели не так хорошо задерживают шум и тепло, кроме того данные панели дороже (алюминий дороже пластика) и деформируются (продавливание) данные панели легче. Композитные сотовые панели предлагаются как немецкими производителями («Alcan Singen GmbH» - торговая марка Alucore), так и корейскими («Honge Seong Industrial Co, Ltd.» - торговая марка Hivetecks, «Dongshin Engineering Corp.» - торговая марка «Hive», «Hankuk Carbon Co., Ltd» - торговая марка Fiber – X).

Покрытие АКП

Лакокрасочные покрытия (покраска) композитного материала

Для покраски лицевой стороны композитных панелей, как правило, используются высокомолекулярные полимерные лакокрасочные покрытия, включающие в свою основу полиэфирный лак (поливинилденфторид), называемые PE - и PVDF - покрытия. В качестве PE или PVDF - покрытий могут служить различные многослойные лакокрасочные покрытия на основе высокопрочных синтетических красок: вида фторуглеродных или флюрокарбоновых смол на основе люмифлона.

PE - лакокрасочные покрытия

Полиэстер - относительно недорогое покрытие с глянцевой поверхностью, подходящее для любых климатических условий. Основа покрытия - полиэфирная краска, обладающая хорошей стойкостью цвета. Материал обладает высоким уровнем гибкости и формуемости.

При уличной эксплуатации панели с таким покрытием будут иметь приятный вид не более 5 лет. А вот для внутренних работ это хорошая альтернатива дорогому PVDF - гарантийный срок использования композитных панелей с покрытием РЕ - 15 - 20 лет.

PVDF - лакокрасочные покрытия

В формулу фторуглеродного соединения входит атомная структура фтора, известная тем, что является одним из самых сильнейших химических соединений. Размер атома фтора очень мал и высокий электроотрицательный заряд повышает силу сцепления по отношению к углероду хлора, в итоге образуется ориентированный адсорбционный (адсорбция) слой с алюминиевым листом. Соединительные цепочки фторуглеродного соединения получаются значительно меньше и соответственно прочнее, чем у других структур лакокрасочных покрытий. Для увеличения силы сцепления фторуглеродного соединения, в формуле многослойного лакокрасочного покрытия повышают содержание фтора, в итоге структура покрытия становится ещё более стабильной. При этом прочность связи алюминиевых листов с фторуглеродным покрытием со временем увеличивается, из-за постоянно происходящего физического процесса адгезии, стремясь к пределу - когезионной (когезия) прочности сцепления на макромолекулярном уровне.

PVDF обладает самоомываемостью, высокой стойкостью к механическим повреждениям. Этот материал самый стойкий к ультрафиолетовому излучению, он практически не выцветает. Покрытие PVDF имеет более высокую, чем полиэстер стойкость, например, к воздействию морской соли, его можно использовать для облицовки объектов в любом климате. Его основные отличия от полиэстера – это повышенная цветостойкость, более высокая устойчивость к механическим повреждениям, атмосферостойкость и коррозийная стойкость, минимальный радиус изгиба. Материал с PVDF стоек к химическому воздействию и сохраняет свои свойства до плюс 120 градусов по Цельсию. Покрытие PVDF проявляет лучшую стойкость цвета и сопротивляемость коррозии, чем полиэстер.

PVDF наносится валковым способом (также как и полиэстер), при этом свойства его отличны от полиэстерового покрытия. Покрытие PVDF имеет ограниченную, но достаточно широкую гамму цветов. Ограничения связаны с входящими в состав сырья UV – стойких пигментов, а их количество ограничено. Тем не менее, за счет использования дополнительных лаков можно добиться очень ярких цветов - кроме стандартных цветов, согласно каталогу RAL ли PANTONE, это покрытие, за счет добавления специальных лаков и многослойного нанесения, имеет цвета, которые достаточно точно имитируют натуральные полированные металлы – бронзу, золото и серебро.

Лицензионный PVDF выпускается только по известным лицензиям Kynar500 и Hylar5000 и содержит не менее 70% поливинилденфторида. Соотношение 80/20% дает некоторое преимущество в долговечности под влиянием атмосферных факторов, но при этом несколько отражается на стоимости конечного продукта. Покрытия с соотношением поливинилденфторида/акрила 50/50% значительно дешевле, чем покрытия с соотношением 70/30%, но разница в долговечности между данными двумя видами гораздо более заметна, чем между соотношениями 70/30% и 80/20%.

Во время эксплуатации PVDF не выцветает под воздействием солнечного света и обеспечивает материалу надежную защиту при длительном соприкосновении с водой, солями, щелочами или кислотами. Эту исключительную стойкость к внешним немеханическим воздействиям обеспечивает поливинилденфторид, который входит в состав покрытия. А антикоррозионные свойства PVDF можно увеличить за счет более толстого слоя грунтовки и нанесения защитного лака. Это покрытие подходит для облицовки объектов любого назначения, благодаря инертности к воздействию химических веществ. При этом следует помнить, что PVDF в первую очередь разработан как покрытие для наружных стеновых конструкций, и основные его преимущества проявляются именно там. Гарантийный срок использования панелей с покрытием PVDF - 15 - 20 лет.

Оксидные пленки - метод электрохимического анодирования

Оксидные пленки, получаемые методами электрохимического анодирования, также очень надежно защищают алюминий, обеспечивая в то же время высокое качество поверхности листа. Оксидные пленки и напыления для увеличения прочности имеют сверху прозрачные предохраняющие покрытия. Они хорошо защищают металлики от царапин и вредных воздействий улицы.

Большим и стабильным спросом пользуются различные варианты анодных покрытий листов типа «металлик»: оттенки матового серебра, бронзы, латуни, нифритово- и бирюзово-зеленые оттенки: Есть даже варианты лицевой панели с вакуумным напылением алюминия или нитрида титана, дающие глянцевые поверхности серебра и золота (буквально как зеркало). Гарантийный срок использования композитных панелей с оксидными пленками - 15 - 20 лет.

Ламинирующие покрытия - имитация фактур дерева и камня

Третьим популярным видом отделки композитных панелей являются ламинирующие покрытия с весьма искусной имитацией различных пород дерева, полированного отделочного камня: гранита и мрамора. В стандартном наборе имеется около трех десятков оттенков и фактур дерева и камня буквально на все вкусы.

Гарантийный срок использования композитных панелей с ламинирующими покрытиями - 15 - 20 лет.

Обратная (изнаночная) сторона композитной панели может быть со следующими видами покрытия:

• грунтовка;
• анодирование или оксидные пленки;
• полиэстер (РЕ);
• поливинилденфторид (ПВДФ).

Наиболее распространенными видами отделки изнаночной стороны композитной панели является грунтовка и анодирование.

Технология производства композитных панелей

Технологический процесс производства алюминиевых композитных панелей включает три стадии:

• процесс химиосинтеза;
• нанесение покрытия;
• термосклейка.

Процесс химиосинтеза

Рулон алюминия подается на технологическую линию, где постепенно раскручивается и последовательно попадает в системы многоступенчатой химической обработки, промывки, сушки.

Задача процесса химиосинтеза – это очистка раскрученного рулона от смазывающих и противоокислительных жиров, а также других примесей, таких как силикон, магнезиум, железо и осадков меди с поверхности алюминия.

В процессе этой технологии на поверхность алюминия наносится высокоплотное сотовое оксидированное покрытие, которое способствует более легкому нанесению краски на алюминий и делает алюминий клейким по отношению к самому себе, алюминий приобретает очень клейкое свойство.

Линия поверхностной химико-синтезной обработки

Нанесение покрытия (покраска, лакировка)

Во время покрытия на поверхность предварительно прошедшего процесс химиосинтеза алюминия наносится краска нужного цвета.

Процесс происходит в полной изоляции от внешней среды, поэтому исключаются все шансы попадания пыли, что позволяет контролировать внешний вид и толщину алюминия.

Окрашенный и высушенный алюминий поступает в высокотемпературную печь, где происходит прочное спекание полимерной составляющей окрашивающего раствора с поверхностью металла. Затем окрашенный алюминий опять сворачивается в рулоны.

Линия точного нанесения покрытия (покраска, лакировка)

Термосклейка

Это ключевой момент в процессе производства пластико-алюминиевых композитных панелей.

Полиэтиленовая полоса необходимой толщины и ширины непрерывно подаётся из экструдера в начало линии, с двух сторон из рулонов разматывается и подаётся окрашенная алюминиевая лента соответствующей ширины.

Между полиэтиленом и алюминием может вводится специальная плёнка (технология является «ноу-хау» и применяется для производства панелей торговой марки «Reynobond») для обеспечения прочной и надёжной связи между составляющими композита. Как известно, полиэтилен, обладая низкой поверхностной энергией, проявляет очень слабую адгезию к материалам практически всех химических групп, в особенности к металлам. Использование специальной связующей плёнки позволяет повысить прочность сцепления полиэтилена с алюминием до такой высокой степени, что расслоение полученного композита практически невозможно, что и гарантирует механическую прочность и необходимые эксплуатационные качества панелей.

Алюминиевый материал, сердцевина и высокомолекулярная пленка поступает в систему горячих валов, где поверхность полиэтилена и плёнка расплавляются, и горячий алюминий прикатывается под давлением к расплавленной поверхности полиэтилена. Промежуточная плёнка компенсирует недостаточные адгезионные качества полиэтилена и обеспечивает прочное сцепление слоёв между собой.

Далее происходит охлаждение полученного композитного материала, нанесение защитной транспортировочной плёнки (с одной или с двух сторон) и резка по заданным размерам.

Поточная линия термосклейки

Источник: с сайта компании «Shanghai Huayuan New Composite Materials Co., Ltd.».

Прогноз спроса

К 2010 году спрос на алюминиевые композитные панели по сравнению со спросом 2006 года возрастет в 4 раза с 2857 тыс.кв.м. до 11320 тыс.кв.м. В 2006-2008 гг. рост российского рынка алюминиевых композитных панелей сохранится на уровне 45-50%. Рост рынка будет вызван увеличением спроса на композитные панели со стороны стремительно развивающегося фасадного рынка, тенденцией которого выступит замещение композитными панелями. При этом основной тенденцией развития рынка алюминиевых композитных панелей будет являться вытеснение российскими алюминиевыми композитными панелями панелей азиатских производителей.

В наиболее развитых крупных городах России повышенные требования потребителей к пожарным характеристикам алюминиевых композитных панелей будут способствовать увеличению спроса на панели с минеральным наполнителем, доля которых в совокупном потреблении будет увеличиваться. В регионах же более высокий спрос будет приходиться на композитные панели с полимерным наполнителем ввиду их более низкой стоимости.