نوشته‌ها

2

مزایای نمای کرتین وال شیشه ای :

نمای کرتین وال یکی از انواع نماهای مدرن با ترکیب پروفیل های آلومینیومی بعنوان استراکچر و یک متریال پوشش دهنده مانند شیشه، ورق و یا اسپندریل ساخته می شود واصطلاحا به نوعی نمای شیشه ای وسبک با استراکچر تمام آلومینیومی اطلاق میگردد.

نمای کرتین وال شیشه ای در انواع گوناگونی تولید میشود که میتوان به دو گروه اصلی آن یعنی سیستم یونیتایز و سیستم لامل اشاره کرد. قابل ذکر است که در اکثر نقاط دنیا سیستم لامل را به نام سیستم استیک (Stick) میشناسند. این نوع نما بصورت صنعتی ساخته میشود و جزئیات آن طوری طراحی شده است که استراکچر تمام آلومینیومی آن در مواجه با انواع تنشهای وارده از جابجایی سازه اصلی ساختمان در زلزله، نیروی مستقیم زلزله و باد ، نشست های احتمالی و وزن خود نما کاملا منعطف عمل کرده که بخاطر همین قابلیت به آن self-support یا خود ایستا اطلاق میگردد.

در نمای کرتین وال شیشه ای انواع ضخامت های شیشه دوجداره از ۱۸ تا ۴۰ میلیمتر قابل نصب است. از مزایای نمای کرتین وال شیشه ای لامل می توان به عدم مشاهده هرگونه پیچ یا پرچ، عدم محدودیت انتخاب رنگ و امکان نصب بازشو مخفی و بازشو لولایی به داخل بازشو یا دوجهته اشاره نمود.نمای کرتین وال شیشه ای لامل را میتوان از لحاظ دیتایل ظاهری فریمینگ شیشه به دو دسته فریم لس و فیس کپ طبقه بندی کرد. سیستم فریم لس دارای فریمی است که از پشت شیشه را قاب کرده و روی لامل بواسطه لقمه های آلومینیومی مخصوص متحرک نگه داشته میشود و از خارج ساختمان تنها ژوین هایی مابین شیشه ها دیده خواهد شد.

در سیستم فیس کپ، قاب آلومینیومی دور شیشه وجود ندارد و شیشه مستقیما بر روی استراکچر آلومینیومی کرتین وال(لامل) قرار میگیرد و یک پروفیل نگهدارنده یا زهوار که بر روی پایه لامل پیچ میگردد شیشه را نگه داشته و مانع واژگونی آن میشود و نما را هم کاملا آب بند و هوا بند میکند. روی این نگهدارنده هم درپوش های متنوعی با عرض ۵۵ سانت و طول ها و فرم های متفاوت نصب میگردد.

جام جم سازه مجری قوی نمای کرتین وال در اهواز با بیش از 10 سال سابقه.

از مزیت های سیستم فیس کپ نسبت به سیستم فریم لس می توان به موارد زیر اشاره کرد:

۱- سرعت بیشتر اجرای نما تاحدود ۲برابر

۲- امکان نصب بازشوی به داخل بازشو و یا دو جهته

۳- هزینه پایین تر

۴- امکان استفاده از درپوش های دکوراتیو بین شیشه ها در امتداد افقی و عمودی

۵- امکان دید متفاوت خطوط عمودی و افقی بین شیشه ها با تغییر رنگ و نوع درپوش ها ویا حدف یکی از آن ها در عمود یا افق

با این قابلیت آرشیتکت میتواند در نماهای شیشه ای تاکیدی متفاوت بر یکی از خطوط عمودی یا افقی نماید. به طور مثال در نماهایی که ارتفاع بسیار بیشتری نسبت به عرض ان دارند میتوان با نصب در پوش رنگ روشن و یا بزرگتر در خطوط عمودی و حذف کامل آن در خطوط افقی میتوان با تاکید بیشتر بر روی خطوط عمودی ارتفاع بیشتر نما را القا نمود و یا بالعکس در نماهایی که عرض بسیار بیشتری نسبت به ارتفاع ان دارند میتوان با نصب در پوش رنگ روشن و یا بزرگتر در خطوط افقی و حذف کامل آن در خطوط عمودی میتوان با تاکید بیشتر بر روی خطوط افقی طول بیشتر نما را القا نمود و یا با استفاده از درپوش های کوچکتر، یکسان، با رنگ تیره و نزدیک به رنگ شیشه، به یک سطح نمای شیشه ای یک دست رسید.

جام جم سازه مجری قوی نمای کرتین وال در اهواز با بیش از 10 سال سابقه.

این نوع دیوارهمانند سایر دیوارهای پیرامونی غیر ساختاری بوده و وظیفه جدای داخل و خارج ساختمان از هم را به عهده دارد و به همین علت از مصالح سبک ساخته میشود تا علاوه بر کاستن از بار مرده ساختمان هزینه کمتری نیز داشته باشد. در صورت استفاده از شیشه به عنوان مصالح، می توان از نور طبیعی در تمام طبقات ساختمان به وفور استفاده کرد.

جرئیات نمای کرتین وال شیشه ای طوری طراحی شده است که استراکچر تمام آلومینیومی آن در مواجه با انواع تنشهای  وارده از جابجایی سازه اصلی ساختمان در زلزله، نیروی مستقیم زلزله و باد ، نشست های احتمالی و وزن خود نما کاملا منعطف عمل کند.

در سیستم کرتین وال لامل با توجه به باربر بودن، پروفیل های آلومینیومی دارای سطح مقطع بزرگتری هستند و از مقاومت  بالایی برخوردارند، به همین خاطر دیگر نیازی به شبکه بندی آهنی در نما ندارد . پروفیل های اصلی باربر نما پروفیل های لامل یا مولیون گفته میشود. پروفیل های لامل عمودی توسط پیچ و مهره به پلیت هایی با سوراخ لوبیایی قابل رگلاژمتصل به سازه اصلی و یا کمربند فلزی، متصل میشوند.

سوراخ لوبیایی این پلیت ها علاوه بر مزیت امکان رگلاژ حین نصب باعث انعطاف نما در مقابل جابجایی طبقات و عناصر سازه اصلی در هنگام زلزله می شود. ابعاد پروفیل لامل کرتین وال با توجه به بار و فشار های متحمله متفاوت خواهند بود. به لامل افقی، باراستاتیکی وزن و بار دینامیکی حدود ۲۰% فشار باد وارد برشیشه روی خود، وارد میشود. به لامل عمودی، باراستاتیکی وزن و بار دینامیکی فشار باد وارد برسطح باربر لامل وارد میشود. (سطح باربر لامل عمودی  عبارتست از آکس تا آکس شیشه های دو طرفف لامل عمودی) همچنین فشار های ناشی از نشست و مولفه های قایم و افقی زلزله نیز به آن وارد میشود.

ابعاد پروفیل های لامل عمودی یا همان مولیون های عمودی نمای کرتین وال استیک بر اساس چند آیتم زیر محاسبه میشوند:

۱- اختلاف تراز ارتفاعی تکیه گاه یا همان نقاط اتصال لامل های عمودی به سازه اصلی

۲- ارتفاع کلی ساختمان، محل قرارگیری ساختمان و یا به عبارت دیگر سرعت باد وارد بر نما

۳- فاصله عرضی مابین لامل های عمودی که باعث تغییر سطح باربر لامل میشود.

لامل ها یا مولیون های افقی حدود ۵ ملیمتر در هر دهنه کوچکتر میباشند که این فضا در طرفین با لاستیک uu شکل  مخصوص پر میشود. این مورد باعث میشود فضایی حرکت برای لامل های عمودی در هنگام تنش و جابجایی فراهم آورد.

لامل های عمودی در هر طبقه بصورت مستقل و فقط از اتصال بالا گیر دار و آویزان است. قطعات لامل های متوالی توسط لقمه یا اصطلاحا سینی به هم متصل میشوند که این سینی تنها به یکی از لامل ها پیچ میشود و بین ۲ لامل یک درز انقطاع ۲ سانتی قراردارد. این باعث میشود لامل های عمودی مستقل عمل کرده و بتوانند در جهت موازی با نمای ساختمان و در جهت بالا و پایین، در هنگام انبساط و انقباض پروفیل ها و همچنین نشست های احتمالی کف طبقات یا وسط دهانه تیر ها حرکت کنند.

در این نما تنها نقطه اتصال پروفیل های آلومینیومی با پروفیل های آهنی در قسمت پلیت هاایست که با پیچ و مهره لامل را نگه میدارند، که در این نقاط نیز با نصب قطعه لاستیکیدی الکتریکال باعث حذف این ارتباط مستقیم شده و از ایجاد پیل الکتریکی و خوردگی آلومینیوم طی دراز مدت پیش گیری خواهد شد.

نمای کرتین وال شیشه ای یکی از پرکاربردترین انواع نماهای شیشه ای می باشد. نمای کرتین وال در برگردان پارسی معنای “دیوار پرده ای” را به خود می گیرد ، اگر بخواهیم از منظر لغت شناسی به آن نگاه کنیم متوجه می شویم که از دو جزء “دیوار” (که به منظور نوعی پوشش و جداکننده به کار برده شده) و “پرده” (که هم بر سبکی وزن دلالت دارد و هم شفافیت) ، تشکیل شده است. در واقع نمای کرتین وال شیشه ای سیستم پوشش دهنده بیرونی ساختمان است ، پوششی غیر ساختاری که خودش به صورت جداگانه یک “سازه” محسوب می شود ، به این معنا که هیچ بار مرده ای از ساختمان را به دوش نمی کشد و تنها نیرویی که بر آن وارد می شود وزن خودش و نیروی بادی است که با احتساب موقعیت اقلیمی و ارتفاع ساختمان بر آن وارد خواهد شد. معماران و طراحان متخصص با دانش طراحی تکنولوژی نمای کرتین وال شیشه ای ، یکی از زیبا ترین نما های مدرن را با کاربرد آلومینیوم و شیشه ارائه می دهند ، در واقع آنها آینده را طراحی می کنند.

 مزایای نمای کرتین وال شیشه ای :

1-کاهش مصرف انرژی ( به دلیل عایق بندی حرفه ای این سازه)

2- سبکی ساختاری و کاهش وزن مرده ساختمان

3-نهایت استفاده از شفافیت نور روز

4-سرعت بالای اجرا

5- امکان ترکیب آسان با سایر پوشش های نما

6-امکان نصب Opening یا مدل های بازشو

7-کاهش هزینه نگه داری و مراقبت

8- توانایی مقاومت در برابر لرزش های حاصل از باد های شدید و یا زمین لرزه

9- مقاومت در برابر حرارت بالا و حتی آتش

سازه های زیرمجموعه نمای کرتین وال شیشه ای به صورت زیر می باشد:

سیستم درپوش دار (Cover Cap) : در این روش زیر سازی توسط پروفیل های عمودی و افقی موسوم به “Transoms” و “Mullions” که با یکدیگر یک شبکه را تشکیل می دهند انجام می شود. شیشه ها مستقیماً بر روی استراکچر لامل قرار گرفته و یک درپوش فشاری”Pressure Plate” آن را از بیرون بر روی لامل آلومینیومی محکم می کند و به جهت زیبایی کار Face Cap هایی با عرض مشخص اما طرح و طول دلخواه بر روی آن قرار میگیرد. برای مقاومت این سازه در برابر شرایط آب و هوایی متفاوت از لاستیک های EPDM برای آب بندی حرفه ای محصول استفاده می شود.

سامانه بدون فرم (Frameless) :در روش نمای کرتین وال شیشه ای فریم لس اگر به سطح شیشه بنگریم شاهد یک سطح یکدست خواهیم بود اما فریم های شیشه به شکل سایه از زیر شیشه مشخص خواهد بود. از مزایای این شیشه می توان سهولت در نگه داری و نظافت و همچنین سرعت نصب بالا (به علت آزادی استفاده از سیستم یونیتایز “Unitized system” ) اشاره کرد.

سامانه نیمه درپوش دار (Semi Frame) :در این روش یکی از قسمت های افقی یا عمودی (به دلخواه) حذف خواهد شد و از لاستیک های عایق و چسب های مخصوص پایه سیلیکونی استفاده می شود.

انتخاب نوع شیشه نمای کرتین وال بسته به نوع کاربری پروژه اعم از اداری مسکونی و یا تجاری و همچنین با توجه به محیط قرار گیری ساختمان به لحاظ سر و صدا آلودگی های محیطی و آیتم های دیگر از قبیل ارتفاع ،ساختمان فشار باد،میزان برودت هوا و موارد سازه ای ازقبیل نوع سازه کرتین وال انتخابی و وزن شیشه نمای کرتین وال محاسبه و انتخاب می شود.

برای پاسخ به تمام این موضوعات بهتر است در آغاز در خصوص مراحل تولید و آماده سازی یک شیشه نمای کرتین وال دوجداره استاندارد مواردی را عنوان نماییم:

مرحله 1) برش جام شیشه: در این مرحله شیشه به صورت دستی و یا ماشینی طبق اندازه های مورد نظر برش کاری می شود که به طور حتم روش ماشینی آن که با دستگاه cnc انجام می شود دقت بالاتری دارد.

مرحله 2) شستن شیشه ها : شستن شیشه نمای کرتین وال دوجداره توسط دستگاه مخصوصی انجام می شود. با توجه به اینکه بعد از دوجداره شدن امکان از بین بردن لکه ها در بین شیشه ها وجود ندارد، در صورت عدم شستشوی دقیق ، کیفیت و شفافیت شیشه دوجداره به دست آمده کاهش خواهد یافت. توصیه شده است که برای داشتن شفافیت بالاتر در شیشه حتماً از دستگاه های عمود برای این کار استفاده شود.

مرحله 3) جداکننده آلومینیومی : ابتدا ایجاد فضای مناسب بین دو شیشه مثلا عرض استاندارد شیشه دوجداره نمای کرتین وال در تعداد زیادی از پروفیل ها 28 میلیمتر در نظر گرفته می شود که با در نظر گرفتن یک شیشه 6 میلیمتر و یک شیشه 4 میلیمتر جداکننده مورد استفاده باید 18 میلیمتر فضا مابین شیشه ها را ایجاد نماید تا شیشه دوجداره برای پرفیل آلومینیومی کرتین وال مورد نظر مناسب باشد.

مرحله 4) تزریق چسب مخصوص بوتیل : در سیستم تولید صنعتی استاندارد جداکننده ها ابتدا توسط دستگاه بوتیل زنی، بوتیل دار شده و سپس بر روی شیشه نصب می گردند. هدف از این کار پرس اولیه صحیح شیشه ها بر روی یکدیگر است.

مرحله 5) پرس ابتدایی : پس از شستن شیشه اول و مهیا شدن جداکننده آغشته به چسب بوتیل ، اسپیسر ها بر روی شیشه نصب می شوند، شیشه دوم به روی آنها منتقل شده و این مجموعه وارد بخش پرس می شود و در پرس اولیه دو شیشه با اسپیسر به یکدیگر پرس می شوند.

مرحله 6) تزریق گاز آرگون: بین دو شیشه معمولا گاز آرگون یا کریپتون تزریق می گردد. این گاز دو نقش مهم را بازی می کند. اول برای بهبود عایق بندی فضای بین دو شیشه و دوم در شیشه های بازتاب کننده و رنگی که احتمال واکنش لایه رفلکسی با هوای محیط وجود دارد.

مرحله 7) درزگیری و عایق کاری: در این مرحله و پس از تزریق گاز، مادۀ پلی سولفاید در فضای بین دو شیشه و جداکننده تزریق شده و عایق بندی نهایی را تأمین می نماید و شیشه پس از خشک شدن قابل نصب بر روی پروفیل های مورد نظر می باشد.

masterline-10-hi_functional_3d_1st-vent_detail-720x420

معنی اصطلاح ترمال بریک در صنعت درب و پنجره

شکست حرارتی یا سد حرارتی یک عنصر که از هدایت حرارتی کم قرار داده شده برای کاهش و یا جلوگیری از هدر رفت جریان انرژی حرارتی که بین مواد رسانا قرار میگیرد ترمال بریک نام دارد.

در معماری و ساخت و ساز ساختمان برخی از نمونه ها عبارتند از: یک متوقف کننده حرارت و همچنین یک سیستم عایق حرارتی برای تحمل بار مورد استفاده در بتن مسلح سازه به شکل یک استراحت حرارتی بین کنسول ساختار و کف داخل ساختمان است . پنجره عایق – هوا یا گاز بین پانل ها باعث میگردد انرژی حرارتی رسانا مانع عبور از شیشه ها متوقف شود.

پنجره فلزی و یا دیوار پرده فریم – مواد خاصی است بین فریم درونی و بیرونی برای جلوگیری از انتقال حرارت از طریق قاب و مهر و موم در قاب و داخل ساختمان درب های گاراژ – در برخی از درب ها که بالا عایق R-کلاس، یک وینیل استراحت حرارتی است در امتداد لبه های هر بخش به جای فولاد نورد استفاده می شود .

در ساختمان های چوبی و یا فلزی – یک ماده عایق نصب شده بر روی سقف، دیوار و کف مانع از اتصال کوتاه حرارتی میشود و زمانی که جابه جایی دما وجود دارد (زمستان / تابستان) در صرفه جویی انرژی و در نتیجه ایجاد انتقال حرارت از طریق مواد فریم و کنترل جلوگیری میکند پنجره های فلزی، پنجره ها و درهای (آلومینیوم، فولاد و غیره) – جدا قاب به دو قطعه داخلی و خارجی جداگانه پیوست با مواد کمتر رسانا را کاهش می دهد انتقال حرارت ( ساخته شده از مواد قابل ملاحظه سفت و سخت، پلی آمید رسانای حرارتی کم و یا پلی اورتان است که مکانیکی در پنجره آلومینیوم فریم قفل شده می تواند بیش از یک هزار برابر کمتر رسانا تراز آلومینیوم و صد بار کمتر از فولاد باشد.

علاوه بر معافیت حرارتی می تواند باعث کاهش انتقال صدا توسط تعدیل ارتعاشات نیز باشد. فلز آلومینیوم، فلزی هادی برق و حرارت می باشد. پروفیلها، با وجود سه نقطه هوابندی، همچنان بعلت خواص ذاتی آلومینیوم حرارت از طریق بدنه پروفیل در تبادل میشود. این حرارت تبادل شده بسیار ناچیز میباشد ولی در دنیای امروز بهینه بودن همواره حرف اول را میزند. جدا کردن قسمت داخلی پروفیل از قسمت خارجی آن بوسیله یک ماده عایق پروفیل های حرارت شکن (ThermalBreak) پروفیل هایی هستند که قسمت داخلی پروفیل از قسمت خارجی آن بوسیله نوارهای پلی آمید و یا PVC جدا میشوند البته لازم بذکر است استفاده از نوارهای پلی آمید بخاطر ماندگاری و مقاومت بالاتر بسیار بهتر از نوارهای PVC میباشد. طبق محاسبات انجام شده،پروفیلهای ترمال بریک با توجه به اختلاف قیمتی که با پروفیلهای اختصاصی دارند، حداکثر ظرف مدت5 سال هزینه خود را برمیگردانند.

22

درباره آلومینیوم

تاریخچه کشف آلومینیوم

“فردریک وهلر” بطور کلی به آلومینیوم خالص اعتقاد داشت .(لاتین :alum alumen). اما این فلز دو سال پیشتر بوسیله “هانس کریستین ارستد” شیمیدان و فیزیکدان دانمارکی بدست آمد. در روم و یونان باستان این فلز را بعنوان ثابت کننده رنگ در رنگرزی و نیز بعنوان بند آورنده خون در زخمها بکار می‌بردند و هنوز هم بعنوان داروی بند آورنده خون مورد استفاده است. در سال 1761 ، “گویتون دموروو” پیشنهاد کرد تا alum را آلومین (alumin) بنامند.

پیدایش و منابع

اگر چه Al ، یک عنصر فراوان در پوسته زمین است(18%) ، این عنصر در حالت آزاد خود بسیار نادر است و زمانی یک فلز گرانبها و ارزشمندتر از =”طلا” طلا به حساب می‌آمد. بنابراین ، بعنوان فلزی صنعتی اخیرأ مورد توجه قرار گرفته و در مقیاسهای تجاری تنها بیش از 100 سال است که مورد استفاده است. در ابتدا که این فلز کشف شد، جدا کردن آن از سنگها بسیار مشکل بود و چون کل آلومینیوم زمین بصورت ترکیب بود، مشکل‌ترین فلز از نظر تهیه به شمار می‌آمد.

img/daneshnameh_up/b/bb/180px_Aluminum_Metal.jpg

آلومینیوم برای مدتی از طلا با ارزش‌تر بود، اما بعد از ابداع یک روش آسان برای استخراج آن در سال 1889 ، قیمت آن رو به کاهش گذاشت و سقوط کرد. تهیه مجدد این فلز از قطعات اسقاط (از طریق بازیافت) تبدیل به بخش مهمی از صنعت آلومینیوم شد. بازیافت آلومینیوم موضوع تازه ای نیست، بلکه از قرن نوزدهم یک روش رایج برای این کار وجود داشت. با اینهمه تا اواخر دهه 60 این یک کار کم منفعتی بود تا زمانیکه بازیافت قوطیهای آلومینیومی آشامیدنیها بالاخره بازیافـت این فلز را مورد توجه قرار داد. منابع بازیافت آلومینیوم عبارتند از: اتومبیلها ، پنجره ها ، درها ، لوازم منزل ، کانتینرها و سایر محصولات … .

معرفی

آلومینیوم ، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای علامت Al و عدد اتمی 13 می‌باشد. آلومینیوم که عنصری نقره‌ای و انعطاف‌پذیر است، عمدتأ به صورت سنگ معدن بوکسیت یافت می‌شود و از نظر مقاومتی که در برابر اکسیداسیون دارد، همچنین وزن و قدرت آن ، قابل توجه است. آلومینیوم در صنعت برای تولید میلیونها محصول مختلف بکار می‌رود و در جهان اقتصاد ، عنصر بسیار مهمی است.

اجزای سازه‌هایی که از آلومینیوم ساخته می‌شوند، در صنعت هوانوردی و سایر مراحل حمل و نقل بسیار مهم هستند. همچنین در سازه‌هایی که در آنها وزن پایداری و مقاومت لازم هستند، وجود این عنصر اهمیت زیادی دارد.

ویژگی‌های قابل توجه

آلومینیوم ، فلزی نرم و سبک ، اما قوی است، با ظاهری نقره‌ای – خاکستری مات و لایه نازک اکسیداسیون که در اثر برخورد با هوا در سطح آن تشکیل می‌شود، از زنگ خوردگی بیشتر جلوگیری می‌کند. وزن آلومینیوم تقریبأ یک سوم فولاد یا مس است.ِ چکش خوار ، انعطاف پذیر و به راحتی خم می‌شود. همچنین بسیار بادَوام و مقاوم در برابر زنگ خوردگی است. بعلاوه ، این عنصر غیر مغناطیسی ، بدون جرقه ، دومین فلز چکش خوار و ششمین فلز انعطاف‌پذیر است.

کاربردها

چه از نظر کیفیت و چه از نظر ارزش ، آلومینیوم کاربردی‌ترین فلز بعد از آهن است و تقریبأ در تمامی بخشهای صنعت دارای اهمیت می‌باشد. آلومینیوم خالص ، نرم و ضعیف است، اما می‌تواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس ، منیزیوم ، منگنز ، سیلیکون و دیگر عناصر بوجود آورد که این آلیاژها ویژگی‌های مفید گوناگونی دارند. این آلیاژها اجزای مهم هواپیماها و راکتها را می‌سازند.

وقتی آلومینیوم را در خلاء تبخیر کنند، پوششی تشکیل می‌دهد که هم نور مرئی و هم گرمای تابشی را منعکس می‌کند. این پوششها لایه نازک اکسید آلومینیوم محافظ را بوجود می‌آورند که همانند پوششهای نقره خاصیت خود را از دست نمی‌دهند. یکی دیگر از موارد استفاده از این فلز در لایه آینه‌های تلسکوپ‌های نجومی است.

برخی از کاربردهای فراوان آلومینیوم عبارتند از:

حمل و نقل ( اتومبیل‌ها ، هواپیماها ، کامیون‌ها ، کشتی‌ها ، ناوگانهای دریایی ، راه آهن و … )

بسته‌بندی ( قوطی‌ها ، فویل و… )

ساختمان ( درب ، پنجره ، دیوار پوشها و … )

کالاهای با دوام مصرف کننده ( وسایل برقی خانگی ، وسایل آشپزخانه ، … )

خطوط انتقال الکتریکی ( به‌علت وزن سبک اگرچه هدایت الکترِکی آن تنها 60% هدایت الکتریکی مس می‌باشد )

ماشین آلات

اکسید آلومینیوم (آلومینا) بطور طبیعی و بصورت کوراندوم ، سنگ سمباده (emery) ، یاقوت (ruby) و یاقوت کبود (sapphire) یافت می‌شود که در صنعت شیشه‌سازی کاربرد دارد. یاقوت و یاقوت کبود مصنوعی در لیزر برای تولید نور هم‌نوسان بکار می‌روند. آلومینیوم با انرژی زیادی اکسیده می‌شود و در نتیجه در سوخت موشکهای با سوخت و دمازاها مورد استفاده واقع می‌شود.

استخراج آلومینیوم

آلومینیوم یک فلز واکنشگر است و نمی‌تواند از سنگ معدن خود بوکسیت (Al2O ) بوسیله کاهش با کربن جدا شود. در عوض روش جداسازی این فلز از طریق الکترولیز است. (این فلز در محلول اکسیده شده ، سپس بصورت فلز خالص جدا می‌شود.) لذا جهت این کار ، سنگ معدن باید درون یک مایع قرار بگیرد. اما بوکسیت دارای نقطه ذوب بالایی است (2000 درجه سانتی‌گراد) که تامین این مقدار انرﮊی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست.

برای سالهای زیادی بوکسیت را در فلورید سدیم و آلومینیوم مذاب قرار می‌دادند و نقطه ذوب آن تا 900درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یافت. اما امروزه مخلوط مصنوعی ازآلومینیوم ، سدیم و فلوئورید کلسیم ، جایگزین فلورید سدیم و آلومینیوم شده است. این فرایند هنوز مستلزم انرژی بسیار زیاد است و کارخانجات آلومینیوم دارای ایستگاههای برق مخصوص خود در اطراف این کارخانه‌ها هستند.

الکترودهایی که در الکترولیز بوکسیت بکار می‌روند، هر دو کربن هستند. وقتی سنگ معدن در حالت مذاب است، یونهای آن آزادانه حرکت می‌کنند. واکنش در کاتد منفی اینگونه است:

Al3+ + 3e —-> Al

در اینجا یون آلومینیوم در حالت کاهش است(الکترونها اضافه می‌شوند). سپس فلز آلومینیوم به سمت پایین فرو می‌رود و خارج می‌شود.

آند مثبت ، اکسیژن بوکسیت را اکسیده می‌کند که بعد از آن با الکترود کربنی واکنش کرده تا تولید دی‌اکسید کربن نماید.

این کاتد باید عوض شود، چون اغلب تبدیل به دی‌اکسید کربن می‌شود. بر خلاف هزینه الکترولیز ، آلومینیوم فلزی ، ارزان با کاربرد وسیع است. امروزه آلومینیوم را می‌توان از خاکه معدنی (clay) استخراج کرد، اما این فرایند ، اقتصادی نیست.

ایزوتوپها

آلومینیوم ، دارای 9 ایزوتوپ است که عمده‌ترین آنها بین 23 تا 30 مرتب شده‌اند. تنها Al-27 ( ایزوتوپ پایدار ) و AL-26 (ایزوتوپ رادیو اکتیو) بطور طبیعی وجود دارند. AL-26 از پراشیدن ذرات اتم آرگون در اتمسفر که در نتیجه پروتونهای اشعه کیهانی رخ می‌دهد، تولید می‌شود. ایزوتوپهای آلومینیوم ، کاربردهای عملی در تعیین قدمت رسوبات دریایی ، خاستگاه منگنز ، یخهای دوران یخبندان ، کوارتز در صخره‌ها و شهاب سنگها دارد.

AL-26 اولین بار در مطالعات ماه و شهاب‌سنگها بکار رفت. اجزاء شهاب‌سنگها بعد از جدا شدن از پیکره مادر در مدت سفر خود در فضا در معرض شدید بمباران اشعه کیهانی هستند که باعث تولید آلومینیوم 27 پایدار می‌شود. بعد از سقوط روی زمین ، حفاظ اتمسفر مانع از تولید AL-26 بیشتر از قطعات شهاب‌سنگها می‌شود و واپاشی آن در تعیین عمر زمینی آنها موثر است. تحقیقات روی شهاب‌سنگها ثابت کرده است که AL-26 در زمان شکل‌گیری سیاره ما نسبتا به مقدار فراوان وجود داشته است. احتمالا انرژی آزاد شده در نتیجه واپاشی AL-26 ، ذوب شدن مجدد و جدایی سیارکها بعد از شکل گیری آنها را 2-4 میلیارد سال پیش در پی داشته است.

هشدارها

آلومینیوم یکی از معدود عناصر فراوانی است که ظاهرا هیچ فعالیت موثری در سلولهای زنده ندارد. اما درصد کمی از مردم به آن حساسیت دارند. آنها تجربه کرده‌اند تماس هر نوع از آن موجب التهاب پوستی می‌شود. مصرف داروهای بند آورنده خون و مواد ضد عرق باعث ایجاد جوشهای خارش آور و سوء هاضمه می‌گردد. عدم جذب مواد غذایی مفید از غذاهای پخته شده در ظروف آلومینیومی همچنین تهوع و سایر علائم مسمومیت در نتیجه خوردن اینگونه محصولات مانند Maalox ، Amphojel ، Kaopectate .

در سایر افراد آلومینیوم مانند فلزات سنگین ، سمی نیست، اما در صورت مصرف زیاد علائمی از مسمومیت دیده شده است. اگرچه استفاده از ظروف غذای آلومینیومی به خاطر مقاومت در برابر زنگ‌زدگی و خاصیت هدایت گرمایی بالای آنها بسیار رایج است، در کل ، هیچگونه علامتی در مورد ایجاد مسمومیت آنها دیده نشده است. مصرف زیاد داروهای ضد اسید و مواد ضد عرق که حاوی ترکیبات آلومینیومی هستند، احتمال مسمومیت بیشتری دارند. بعلاوه احتمال ارتباط آلومینیوم با بیماری آلزایمر مطرح شده است، گرچه اخیرا این فرضیه رد شده است.

املا

املاء رسمی این عنصر ، IUPAK) Aluminium) است، گرچه عموما آمریکایی‌ها و کانادایی‌ها آنرا بصورت Aluminum نوشته و تلفظ می‌کنند. “1807 Aluminum را برای عنصر کشف شده در آن زمان ارائه کرد، اما بعدا تصمیم گرفت تا این نام را به Aluminium تغییر دهد که با وجود ium در نام بیشتر عناصر تطبیق کند. بعدها املا Aluminium در بریتانیا و آمریکا متداول شد، اما بعد بتدریج آمریکایی‌ها برای اهداف غیرتخصصی این نام را به Aluminum برگرداندند. نام رسمی این عنصر در آمریکا و در رشته شیمی تا سال 1926 بصورت Aluminium بکار رفت. از این تاریخ به بعد انجمن شیمی آمریکا تصمیم به استفاده از املاء Aluminum در نشرِات خود گرفت.

Aluminum-or-Aluminium-ftr-770x402

خواص جذاب آلومینیوم

برخی از خواص جذاب آلومینیوم، ظاهر زیبا، ساخت آسان، مقاومت به خوردگی خوب، چگالی پایین، استحکام به وزن بالا و چقرمگی شکست بالا است.

به دلیل این خواص، آلومینیوم یکی از به صرفه ترین مواد در ساخت تجهیزات نظامی و صنایع دریایی است.

آلومینیوم وقتی در معرض هوا قرار می گیرد، لایه پیوسته ای از اکسید آلومینیوم روی آن تشکیل می شود. این لایه، مقاومت به خوردگی عالی دارد. آلومینیوم در مقابل بیشتر اسید ها مقاوم است ولی مقاومت آن در برابر قلیا ها کمتر از اسید ها است.

آلومینیوم خالص استحکام کششی بالایی ندارد ولی با اضافه کردن عناصر آلیاژی به آلومینیوم مانند منگنز، سیلیسیم، مس و منیزیوم می توان استحکام آلومینیوم را افزایش داد و آلیاژهایی برای مصارف ویژه تولید کرد.

انتقال حرارت آلومینیوم عالی است، تقریباً سه برابر فولاد، خاصیتی که آلومینیوم را برای ساخت سیستم هایی که نیاز به انتقال گرما و سرمای خوب مانند Heat-exchanger ها دارند مناسب کرده است. ترکیب این خاصیت با غیر سمی بودن آلومینیوم، این ماده را در ساخت وسایل آشپزخانه پر کاربرد کرده است.

چگالی فولاد تقریباً یک سوم فولاد و مس است. این چگالی پایین آلومینیوم را به یکی از سبک ترین فلزات معمول در جهان بدل کرده است.

همانند مس، آلومینیوم خاصیت هدایت الکتریکی بالایی دارد که آن را در ساخت هادی های الکتریسیته پر کاربرد کرده است.