แผ่นแซนด์วิชโพลียูรีเทนที่มีแกนกลางเป็นพีไออาร์ มีคุณสมบัติทนไฟได้ดีขึ้น

ช่องว่างด้านประสิทธิภาพการทนไฟระหว่างพียูแบบมาตรฐานกับพีไออาร์

โฟมโพลียูรีเทนแบบมาตรฐานมีคุณสมบัติเป็นฉนวนความร้อนได้ดี แต่ประสิทธิภาพในการทนไฟของวัสดุชนิดนี้กลับเป็นข้อจำกัดมาโดยตลอด วัสดุนี้ลุกไหม้ได้ ปล่อยควัน และในกรณีเกิดเพลิงไหม้ อาจเร่งการลุกลามของเปลวเพลิงได้ ขณะที่โพลีไอโซไซยาเนอเรต (PIR) สามารถแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ได้ผ่านโครงสร้างทางเคมีที่ปรับปรุงแล้ว ซึ่งเปลี่ยนพฤติกรรมของวัสดุโดยสิ้นเชิงเมื่อสัมผัสกับความร้อน

ความแตกต่างเริ่มต้นที่ระดับโมเลกุล พีไออาร์ผลิตจากการทำปฏิกิริยาระหว่างไอโซไซยาเนตและโพลีออล แต่สูตรการผลิตจะใช้ไอโซไซยาเนตในสัดส่วนเกิน สัดส่วนที่เกินนี้ส่งเสริมให้เกิดแหวนไอโซไซยาเนอเรต ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีเสถียรภาพทางความร้อนสูงและไม่สลายตัวง่ายเมื่อเผชิญกับอุณหภูมิสูง ผลลัพธ์คือโฟมที่เกิดการคาร์บอนไนเซชันแทนที่จะละลาย และยังคงรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างไว้ได้นานขึ้นภายใต้สภาวะเพลิงไหม้

นี่ไม่ใช่การปรับปรุงเล็กน้อย ข้อมูลจากการทดสอบแสดงว่าโฟมพีไออาร์มีอัตราการสูญเสียมวลต่ำกว่าพียูอาร์ทั่วไปอย่างมากเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ที่อุณหภูมิสูงสุดถึง 350°ซ บริเวณที่ได้รับผลกระทบมีอัตราการสูญเสียมวลของหินลาวา พีไออาร์ และพียูอาร์ ตามลำดับประมาณร้อยละ 7 ร้อยละ 29 และร้อยละ 83 ความแตกต่างระหว่างพีไออาร์กับพียูทั่วไปนั้นมีนัยสำคัญอย่างยิ่ง และส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพในการต้านเพลิงในโลกแห่งความเป็นจริง

ความหมายที่แท้จริงของระดับการต้านเพลิง

ประสิทธิภาพในการต้านเพลิงของแผ่นแซนด์วิชประเมินจากหลายวิธีการทดสอบและระบบจัดหมวดหมู่ ในยุโรป มาตรฐาน EN 13501-1 จัดหมวดหมู่ผลิตภัณฑ์ก่อสร้างตามปฏิกิริยาต่อเปลวเพลิง โดยแผ่นที่ใช้พีไออาร์มักได้รับการจัดอยู่ในระดับ B-s2,d0 ซึ่งหมายความว่ามีส่วนร่วมต่อการลุกลามของเพลิงน้อยมาก ปล่อยควันน้อยมาก และไม่เกิดหยดน้ำมันที่ลุกไหม้

การจัดอันดับความต้านทานไฟไหม้ ซึ่งวัดตามมาตรฐาน EN 13501-2 จะประเมินระยะเวลาที่ชุดแผ่นสามารถรักษาความสามารถในการรับน้ำหนักและฉนวนกันความร้อนได้ระหว่างเกิดเพลิงไหม้ แผ่นพีไออาร์มีผลการทดสอบอยู่ที่ระดับ REI 30 ที่ความหนา 100 มิลลิเมตร และระดับ REI 60 ที่ความหนา 200 มิลลิเมตร ซึ่งหมายความว่า แผ่นนั้นสามารถคงความมั่นคงของโครงสร้าง คุณสมบัติเป็นฉนวน และความสามารถในการรับน้ำหนักได้เป็นเวลา 30 หรือ 60 นาที ตามลำดับ

ในประเทศจีน มาตรฐาน GB 8624 จัดหมวดหมู่วัสดุออกเป็นระดับต่าง ๆ โฟมพีไออาร์สามารถผ่านเกณฑ์ระดับ B1 ซึ่งเป็นระดับการต้านไฟไหม้สูงสุดสำหรับวัสดุก่อสร้างที่ติดไฟได้ ระดับนี้แสดงว่าวัสดุมีส่วนร่วมต่อการลุกลามของเปลวไฟในขอบเขตจำกัด และสอดคล้องตามข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับอัตราการลุกลามของเปลวไฟและปริมาณควันที่เกิดขึ้น

วิธีที่แกนกลางพีไออาร์เปลี่ยนพฤติกรรมการไหม้ของแผ่นแซนด์วิช

พฤติกรรมการไหม้ของแผ่นแซนด์วิชนั้นขึ้นอยู่กับทั้งวัสดุแกนกลางและวัสดุหุ้มภายนอก แผ่นที่มีแกนกลางพีไออาร์มีพฤติกรรมแตกต่างจากแผ่นพียูแบบทั่วไปในหลายประเด็นสำคัญ

ขั้นตอนแรก โพลีไอโซไซยานูเรต (PIR) จะสร้างชั้นถ่านเมื่อสัมผัสเปลวไฟ ชั้นถ่านนี้ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกัน โดยลดการถ่ายเทความร้อนไปยังวัสดุชั้นล่าง ขณะที่พอลิยูรีเทนมาตรฐาน (PU) ไม่สามารถสร้างชั้นถ่านได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันจะละลายและไหลออก ทำให้วัสดุใหม่ถูกเปิดเผยต่อเปลวไฟ และเร่งการลุกลามของเพลิง

ขั้นตอนที่สอง PIR มีอุณหภูมิจุดติดไฟสูงกว่า PU ซึ่งหมายความว่าต้องใช้พลังงานความร้อนมากกว่าก่อนที่วัสดุจะเริ่มลุกไหม้ ค่าเกณฑ์ที่สูงขึ้นนี้ช่วยเพิ่มเวลาให้ผู้อยู่อาศัยสามารถอพยพได้ และให้ระบบดับเพลิงทำงานทันเวลา

ขั้นตอนที่สาม เมื่อ PIR เผาไหม้ มันปล่อยควันและก๊าซพิษน้อยกว่า PU แม้ว่าวัสดุอินทรีย์ทั้งหมดจะผลิตควันและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ที่เป็นพิษบางส่วน โครงสร้างไอโซไซยานูเรตใน PIR กลับให้ผลการเผาไหม้ที่สะอาดกว่า

ประสิทธิภาพที่แท้จริงในสถานการณ์เพลิงไหม้คลังสินค้า

คลังสินค้าเย็นแห่งหนึ่งในภูมิภาคมิดเวสต์เกิดเหตุเพลิงไหม้ขึ้นที่อุปกรณ์ทำความเย็น แล้วลุกลามไปยังแผ่นฉนวนกันความร้อน อาคารนี้สร้างด้วยแผ่น PU มาตรฐานและแผ่น PIR ผสมกันในส่วนต่าง ๆ กัน การสอบสวนเหตุเพลิงไหม้ให้ข้อมูลเปรียบเทียบประสิทธิภาพของวัสดุทั้งสองชนิดแบบข้างต่อข้าง

ในส่วนที่ใช้แผ่น PU มาตรฐาน เพลิงลุกลามอย่างรวดเร็วตามพื้นผิวผนัง วัสดุฉนวนละลายและส่งเสริมการลุกลามของเปลวเพลิง ความมั่นคงเชิงโครงสร้างของอาคารเสื่อมสภาพภายในเวลาประมาณ 20 นาที ส่วนในส่วนที่ใช้แผ่น PIR เพลิงลุกลามช้ากว่า ชั้นถ่านที่เกิดขึ้นทำหน้าที่ปกป้องวัสดุชั้นล่างไว้ แผ่นยังคงรักษาความมั่นคงเชิงโครงสร้างได้นานขึ้น จึงเปิดโอกาสให้มีเวลาเพิ่มขึ้นสำหรับการดับเพลิง

การสอบสวนสรุปว่าแผง PIR มีความสามารถในการต้านทานไฟได้ประมาณสองเท่าของแผง PU มาตรฐาน ในการติดตั้งเฉพาะจุดนั้น แม้ว่าอาคารจะเสียหายทั้งหมดในที่สุด แต่ส่วนที่ทำจากแผง PIR ยังคงตั้งอยู่ได้นานกว่า และมีการลุกไหม้ของวัสดุแกนกลางอย่างสมบูรณ์น้อยกว่า

ข้อจำกัดที่ควรพูดคุยกันอย่างตรงไปตรงมา

แผงที่มีแกน PIR ให้ความสามารถในการต้านทานไฟที่ดีขึ้น แต่ไม่ใช่วัสดุที่ทนไฟได้โดยสิ้นเชิง ในกรณีที่เกิดเพลิงไหม้รุนแรงและต่อเนื่องเพียงพอ PIR จะลุกไหม้ได้ ชั้นถ่านที่เกิดขึ้นมีหน้าที่ป้องกัน แต่ไม่สามารถคงอยู่ได้ตลอดไป อันดับการต้านทานไฟนั้นกำหนดตามระยะเวลาเป็นหลัก จึงมีเหตุผลมาจากการประเมินแบบนี้

ประสิทธิภาพของแผง PIR ยังขึ้นอยู่กับคุณภาพของการผลิตด้วย หากโฟม PIR ถูกผลิตออกมาอย่างไม่ดี ก็อาจไม่สามารถให้สมรรถนะการต้านทานไฟได้เท่ากับวัสดุที่ผ่านการปรับสูตรอย่างเหมาะสม ดัชนีไอโซไซยาเนต ระบบตัวเร่งปฏิกิริยา และสารทำฟอง ล้วนมีผลต่อพฤติกรรมการต้านทานไฟของโฟม

คุณภาพของการติดตั้งก็มีความสำคัญเช่นกัน รอยต่อของแผ่น ซีลขอบ และช่องเจาะเป็นจุดอ่อนที่อาจเกิดขึ้นในกรณีเกิดเพลิงไหม้ หากระบบแผ่นไม่ได้รับการติดตั้งและปิดผนึกอย่างเหมาะสม เพลิงอาจเล็ดลอดผ่านแผ่นและลุกลามไปตามโครงสร้างอาคาร

การพิจารณาด้านต้นทุนและผลประโยชน์สำหรับทีมโครงการ

การตัดสินใจระบุวัสดุ PIR แทน PU มาตรฐานนั้นจำเป็นต้องวิเคราะห์เปรียบเทียบต้นทุนกับผลประโยชน์ PIR มักมีราคาสูงกว่าแผ่น PU มาตรฐาน ระดับส่วนต่างของราคาขึ้นอยู่กับตลาดและผู้จัดจำหน่าย แต่โดยทั่วไปแล้วมีความแตกต่างมากพอที่จะต้องนำมาพิจารณาอย่างรอบคอบ

ข้อดีของ PIR ได้แก่ ประสิทธิภาพในการทนไฟที่ดีขึ้น ซึ่งอาจช่วยลดเบี้ยประกันภัยและส่งเสริมการปฏิบัติตามข้อกำหนดของกฎหมายอาคาร ในงานประยุกต์ใช้ที่มีความเสี่ยงจากเพลิงไหม้สูง เช่น คลังเย็น โรงงานแปรรูปอาหาร หรือคลังเก็บสารเคมี ความสามารถในการต้านทานไฟที่เหนือกว่าของ PIR อาจเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดการตัดสินใจ

ประสิทธิภาพด้านความร้อนของพีไออาร์ยังดีกว่าพียูมาตรฐานเล็กน้อย โดยมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่า ซึ่งหมายความว่า แผ่นพีไออาร์ที่มีความหนาเท่ากันจะให้คุณสมบัติเป็นฉนวนได้ดีขึ้นเพียงเล็กน้อย ตลอดอายุการใช้งานของอาคาร การปรับปรุงเล็กน้อยนี้สามารถสะสมจนเกิดการประหยัดพลังงานที่มีนัยสำคัญ

แผ่นพีไออาร์ยังมีความเสถียรด้านมิติที่ดีกว่าพียูมาตรฐาน โครงสร้างไอโซไซยาเนอเรตที่เชื่อมข้ามสายโซ่สามารถต้านทานการหดตัวและการเปลี่ยนรูปภายใต้สภาวะที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงซ้ำ ๆ ความเสถียรนี้ช่วยรักษาประสิทธิภาพด้านฉนวนและสมรรถนะด้านโครงสร้างของแผ่นไว้ได้ในระยะยาว

การเลือกข้อกำหนดที่เหมาะสม

แผ่นแซนด์วิชโพลียูรีเทนที่มีแกนกลางเป็นพีไออาร์มอบประสิทธิภาพด้านการทนไฟที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับแผ่นพียูมาตรฐาน เคมีของไอโซไซยาเนอเรตทำให้วัสดุเกิดการไหม้เกรียมแทนที่จะละลาย ลุกลามช้าลง และรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างไว้ได้นานขึ้นภายใต้สภาวะที่ถูกเผา

สำหรับโครงการที่ให้ความสำคัญกับความปลอดภัยจากอัคคีภัย ต้นทุนเพิ่มเติมของ PIR มักจะคุ้มค่าอย่างยุติธรรม คุณสมบัติด้านการทนไฟที่ดีขึ้น การลดการเกิดควัน และความคงตัวของรูปทรงที่เหนือกว่า ล้วนรวมกันทำให้ PIR เป็นตัวเลือกที่เหนือกว่าสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง

อย่างไรก็ตาม PIR ไม่ใช่คำตอบที่เหมาะสมสำหรับทุกโครงการ ในกรณีที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีความเสี่ยงต่ำ ซึ่งวัสดุ PU มาตรฐานสามารถตอบสนองข้อกำหนดตามกฎหมายได้ ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมอาจไม่สามารถพิสูจน์ความคุ้มค่าได้ การตัดสินใจควรพิจารณาจากรูปแบบความเสี่ยงจากอัคคีภัยเฉพาะของอาคารและข้อกำหนดด้านกฎระเบียบที่เกี่ยวข้อง

Glostar บริษัทฯ นำเสนอแผ่นแซนด์วิชที่มีแกนกลางเป็น PIR ซึ่งมีคุณภาพโฟมสม่ำเสมอและผ่านกระบวนการผลิตที่แม่นยำ กระบวนการผลิตควบคุมดัชนีไอโซไซยาเนตและเงื่อนไขการฟองอย่างเข้มงวด เพื่อให้มั่นใจว่าคุณสมบัติด้านความทนไฟจะมีความเชื่อถือได้ตลอดทั้งสายการผลิต