بررسی راندمان کامپوزیت در برابر آتش [بررسی مزایا و کاربرد]

راندمان کامپوزیت‌ در برابر آتش تحت تأثیر چندین عامل کلیدی قرار دارد که شامل نوع مواد اولیه، ساختار طراحی شده و فرآیندهای تولید است. به بررسی این عوامل و ویژگی‌های عمده کامپوزیت‌ها در این زمینه می‌پردازیم:

نوع مواد اولیه: کامپوزیت‌ها معمولاً شامل پلیمرها به عنوان ماتریس هستند. این پلیمرها به دلیل ویژگی‌های خود، معمولاً حساس به آتش بوده و در دماهای بالا می‌توانند ذوب یا شعله‌ور شوند. در مقابل، الیاف مانند الیاف شیشه و کربن که در این کامپوزیت‌ها به کار می‌روند، دارای مقاومت حرارتی بالاتری هستند و می‌توانند ویژگی‌های آتش‌سوزی را بهبود دهند.

ساختار کامپوزیت: طراحی لایه‌ای کامپوزیت‌ها می‌تواند به کاهش انتقال حرارت و انتشار آتش کمک کند. لایه‌های مختلف در این ساختار می‌توانند به عنوان عایق عمل کرده و حرارت را کاهش دهند، که این امر به کاهش خطر آتش‌سوزی کمک می‌کند.

روش‌های تولید: فرآیند تولید کامپوزیت‌ها بر روی ویژگی‌های آتش‌سوزی آن‌ها تأثیرگذار است. به عنوان مثال، افزودن مواد مقاوم در برابر آتش در طی تولید می‌تواند به عملکرد بهتر در برابر آتش کمک کند.

افزودنی‌های مقاوم در برابر آتش: استفاده از افزودنی‌های خاص که به ماتریس کامپوزیت اضافه می‌شوند، می‌تواند خواص آتش‌سوزی را بهبود بخشد. این افزودنی‌ها معمولاً شامل مواد شیمیایی هستند که در دماهای بالا گازهای غیرسمی آزاد کرده و از شعله‌ور شدن جلوگیری می‌کنند.

کاربردها: کامپوزیت‌ها به دلیل وزن سبک و مقاومت بالا در برابر حرارت و آتش در صنایع مختلفی از جمله هوافضا، خودروسازی و ساختمان به کار می‌روند. انتخاب نوع مناسب کامپوزیت بستگی به شرایط خاص و نیازهای هر کاربرد دارد.

کارایی کامپوزیت‌ها در برابر آتش متغیر است و به نوع مواد، ساختار و روش‌های تولید وابسته می‌باشد. برای بهبود این راندمان، به کارگیری افزودنی‌های مقاوم در برابر آتش و طراحی هوشمندانه می‌تواند مؤثر باشد. در کاربردهای خاص، ضروری است که آزمایش‌ها و استانداردهای مربوطه به دقت مورد بررسی قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که کامپوزیت انتخابی با نیازهای مشخص سازگار است.

آیا می‌دانید کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش چه نقشی در ایمنی ساختمان‌ها دارند؟

در ادامه مبحث راندمان کامپوزیت در برابر آتش می توان به کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش که نقش بسیار مهمی در ایمنی ساختمان‌ها ایفا می‌کنند ، اشاره نمود. این مواد به دلیل ویژگی‌های خاص خود می‌توانند به بهبود ایمنی و کاهش خطرات ناشی از آتش‌سوزی کمک کنند. در ادامه به بررسی نقش این کامپوزیت‌ها در ایمنی ساختمان‌ها می‌پردازیم:

1. کاهش انتشار آتش:

• کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش معمولاً دارای خواص عایق حرارتی هستند که می‌توانند به کاهش سرعت انتشار آتش کمک کنند. این ویژگی به جلوگیری از گسترش شعله‌ها به سایر بخش‌های ساختمان کمک می‌کند.

2. مقاومت در برابر حرارت:

• این کامپوزیت‌ها می‌توانند در دماهای بالا بدون از دست دادن ساختار و خواص خود باقی بمانند. این ویژگی به حفظ استحکام سازه در شرایط آتش‌سوزی کمک می‌کند و از تخریب زودهنگام سازه جلوگیری می‌کند.

3. کاهش تولید دود و گازهای سمی:

• بسیاری از کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در صورت سوختن، دود و گازهای سمی کمتری تولید کنند. این امر می‌تواند به بهبود شرایط ایمنی برای ساکنان و امدادگران در زمان آتش‌سوزی کمک کند.

4. استفاده در عایق‌کاری و پوشش‌ها:

• این کامپوزیت‌ها به عنوان عایق‌های حرارتی و پوشش‌های محافظ در دیوارها، سقف‌ها و سایر بخش‌های ساختمان استفاده می‌شوند. این عایق‌ها می‌توانند به جلوگیری از انتقال حرارت به داخل ساختمان و کاهش خطر آتش‌سوزی کمک کنند.

5. طراحی و ساختار:

• استفاده از کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش در طراحی و ساخت سازه‌های جدید می‌تواند به بهبود ایمنی کلی ساختمان‌ها کمک کند. این کامپوزیت‌ها می‌توانند در ساختارهای باربر، دیوارهای جداکننده و سایر اجزای کلیدی ساختمان به کار روند.

6. کاهش هزینه‌های بیمه:

• ساختمان‌هایی که از مواد مقاوم در برابر آتش استفاده می‌کنند، ممکن است هزینه‌های بیمه کمتری داشته باشند. این امر به دلیل کاهش خطر آتش‌سوزی و خسارات ناشی از آن است.

7. پاسخگویی به استانداردها:

• استفاده از کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش می‌تواند به ساختمان‌ها کمک کند تا به استانداردهای ایمنی و مقررات مربوط به آتش‌سوزی پایبند باشند. این امر به ویژه در پروژه‌های ساختمانی بزرگ و عمومی اهمیت دارد.

کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش به عنوان یک راهکار مؤثر برای بهبود ایمنی ساختمان‌ها شناخته می‌شوند. با توجه به ویژگی‌های خاص این مواد، استفاده از آن‌ها می‌تواند به کاهش خطرات ناشی از آتش‌سوزی و حفظ جان و مال ساکنان کمک کند. بنابراین، توجه به انتخاب و استفاده از این کامپوزیت‌ها در طراحی و ساخت ساختمان‌ها بسیار حائز اهمیت است.

آیا ورق کامپوزیت می‌توانند در برابر آتش بهتر از فلزات عمل کنند؟

مقایسه ورق‌های کامپوزیت و سایر فلزات در برابر آتش نیازمند بررسی ویژگی‌ها و رفتار این مواد در شرایط حرارتی است. در زیر به بررسی و مقایسه این دو نوع ماده در برابر آتش می‌پردازیم:

1. مقاومت در برابر حرارت:

• ورق‌های کامپوزیت:
  • ورق‌های کامپوزیت معمولاً از ترکیب یک ماتریس پلیمری و الیاف تقویت‌کننده تشکیل شده‌اند. این مواد می‌توانند در دماهای بالا دچار ذوب یا شعله‌ور شدن شوند، اما با افزودن مواد مقاوم در برابر آتش، می‌توان خواص آتش‌سوزی آن‌ها را بهبود بخشید.
• فلزات:
  • فلزات مانند فولاد و آلومینیوم در دماهای بالا مقاومت خوبی دارند، اما با افزایش دما، می‌توانند دچار تغییر شکل یا کاهش استحکام شوند. به عنوان مثال، فولاد در دماهای بالای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌تواند استحکام خود را از دست بدهد.

2. انتشار حرارت:

• ورق‌های کامپوزیت:
  • ورق‌های کامپوزیت معمولاً عایق‌های بهتری در برابر حرارت هستند و می‌توانند به کند کردن انتقال حرارت کمک کنند. این ویژگی می‌تواند به کاهش سرعت انتشار آتش در ساختمان کمک کند.
• فلزات:
  • فلزات به طور کلی انتقال‌دهنده‌های خوبی برای حرارت هستند و می‌توانند حرارت را به سرعت منتقل کنند، که این امر می‌تواند به گسترش آتش کمک کند.

3. تولید دود و گازهای سمی:

• ورق‌های کامپوزیت:
  • در صورت سوختن، برخی از ورق‌های کامپوزیت می‌توانند دود و گازهای سمی تولید کنند. اما با استفاده از افزودنی‌های مناسب، می‌توان این خطر را کاهش داد.
• فلزات:
  • فلزات در صورت سوختن دود و گاز تولید نمی‌کنند، اما در دماهای بالا می‌توانند اکسید شوند و اکسیدهای فلزی تولید کنند.

4. وزن:

• ورق‌های کامپوزیت:
  • ورق‌های کامپوزیت معمولاً سبک‌تر از فلزات هستند، که این امر می‌تواند به کاهش بار سازه کمک کند و در برخی از کاربردها مزیت محسوب می‌شود.
• فلزات:
  • فلزات معمولاً سنگین‌تر هستند و این می‌تواند در طراحی سازه تأثیر بگذارد.

5. هزینه و مقرون به صرفه بودن:

• ورق‌های کامپوزیت:
  • هزینه تولید و نصب ورق‌های کامپوزیت ممکن است بیشتر از فلزات باشد، اما مزایای وزن سبک و عایق حرارتی می‌تواند در برخی موارد این هزینه را توجیه کند.
• فلزات:
  • فلزات معمولاً در دسترس‌تر و ارزان‌تر هستند، اما ممکن است نیاز به پوشش‌های مقاوم در برابر آتش داشته باشند.

6. کاربردها:

• ورق‌های کامپوزیت:
  • این ورق‌ها معمولاً در نمای ساختمان‌ها، سقف‌ها و عایق‌های حرارتی استفاده می‌شوند. طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که می‌توانند خواص زیبایی‌شناسی و عملکردی را ترکیب کنند.
• فلزات:
  • فلزات به طور گسترده‌ای در ساختارهای باربر، سقف‌ها و دیوارهای داخلی استفاده می‌شوند و معمولاً در صنایع مختلف به کار می‌روند.

هر دو ورق‌های کامپوزیت و فلزات دارای مزایا و معایب خاص خود در برابر آتش هستند. ورق‌های کامپوزیت می‌توانند به عنوان عایق حرارتی مؤثر عمل کنند و وزن سبکی داشته باشند، در حالی که فلزات مقاومت خوبی در برابر حرارت و استحکام بالا دارند. انتخاب بین این دو نوع ماده بستگی به نیازهای خاص پروژه، شرایط محیطی، و الزامات ایمنی دارد.

تکنولوژی‌های جدید در تولید کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش به طور مداوم در حال پیشرفت هستند و می‌توانند به بهبود ایمنی و عملکرد این مواد در برابر آتش‌سوزی کمک کنند. این تکنولوژی‌ها نه تنها به افزایش مقاومت در برابر آتش کمک می‌کنند، بلکه می‌توانند به کاهش تولید دود و گازهای سمی، بهبود خواص مکانیکی و کاهش وزن نیز منجر شوند. با توجه به نیازهای روزافزون ایمنی در صنایع مختلف، این پیشرفت‌ها اهمیت زیادی دارند. جدید ترین محصول ورق کامپوزیت ضد حریق که بصورت کاملا نسوز می باشد ورق کامپوزیت A2 و یا تردی پنل کامپوزیت می باشد .

تکنولوژی‌های جدید در تولید کامپوزیت‌های مقاوم در برابر آتش به منظور بهبود عملکرد، ایمنی و کارایی این مواد در برابر آتش‌سوزی در حال توسعه و پیشرفت هستند. در زیر به برخی از این تکنولوژی‌ها و روندهای نوین اشاره می‌کنیم:

• استفاده از افزودنی‌های مقاوم در برابر آتش
• تکنیک‌های تولید پیشرفته
• روش‌های آزمایش و ارزیابی
• استفاده از فناوری‌های هوشمند

انواع آزمون های آتش برای ارزیابی عملکرد ورق کامپوزیت آلومینیوم در برابر آتش

برای تعیین راندمان کامپوزیت در برابر آتش یکسری تست ها و آزمون هایی انجام می شود . آزمون های واکنش در برابر آتش به منظور ارزیابی رفتار اشتعالی و تعیین میزان مشارکت در گسترش آتش به شرح زیر انجام می شوند .

1- آزمون گرماسنج مخروطی :

آزمون گرماسنجی مطابق استاندارد ملی 7271-1 و بین المللی ISO5600 -1  با استفاده از گرماسنج مخروطی انجام بر روی 10 آزمونه با ACP-1 تحت تابش 50 kw/m2 ( معادل دمای تقریبا 756 C ) انجام شد.

دستگاه گرماسنج مخروطی برای اندازه گیری شدت رهایش گرمای ناشی از اشتعال مواد و مصالح در مقیاس کوچک استفاده می شود .

به علاوه با این دستگاه می توان خواص دیگری شامل افت جرمی فرآورده بر اثر سوختن ، دانسیته دود ناشی از سوختن و مقدار گازهای CO/CO2 را بدست آورد .

آزمونه ها با ابعاد 100×100 mm با ضخامت حداکثر 50mm در حالیکه در معرض تابش خارجی معینی تا حداکثر 2100 KW/m قرار می گیرند و اندازه گیری ها با استفاده از حسگر ها و آنالیزورهای مربوط صورت می گیرد . در این پژوهش ، آزمون در تراز تابشی 50 KW/m2 بر روی آزمونه ها انجام شد .

2- آزمون عامل مشتعل منفرد (SBI) :

آزمون عامل مشتعل منفرد برای مصالح ساختمانی غیر از کف پوش ها طبق استاندارد ملی ایران به شماره 11621 انجام می شود
که در آن نمونه هایی که برای نازک کاری دیوار ، سقف و یا سایر قسمت های ساختمان به کار می روند ، در مدت 20 دقیقه در معرض شعله آتش قرار می گیرند .

این آزمون برای ارزیابی رفتار واکنش در برابر آتش فرآورده های ساختمانی غیر از کف پوش هاست که در معرض تهاجم حرارتی واحد مشتعل منفرد که عبارت از یک مشتعل جعبه شنی تغذیه شده با گاز پروپان است ، قرار می گیرند .

آزمون شامل دو بال بلند و کوتاه است که در قاب آزمونه نصب و سپس داخل اتاق آزمون قرار داده می شوند . طبق طبقه بندی واحد اروپایی ، این آزمون برای ارزیابی طبقه های A2 تا D به کار می رود .

ارزیابی براساس مشاهدات حین آزمون و ثبت خودکار داده ها صورت می گیرد . قابلیت اشتعال ، پیشروی سطحی شعله بر روی نمونه ، گرمای آزاد شده بر اثر سوختن و شدت رهایش گرما در هر لحظه ، مقدار دود ناشی از سوختن نمونه و شره کردن مواد مذاب ارزیابی می شود .

پارامتر های مهم که در طی آزمون SBI ارزیابی می شوند ، عبارتند از :

• شدت گسترش آتش (FIGRA)
• شدت گسترش دود (SMOGRA) ، شدت تولید دود (SPR) و کل تولید دود (TSP) طی مدت آزمون
• شدت رهایش گرما (HRR) و کل رهایش گرما (THR) طی مدت آزمون