لوح سيليكات الكالسيوم مقابل لوح سيليكات المغنيسيوم: أيهما أفضل للعزل ومقاومة الحرائق؟

أدى التقدم في التكنولوجيا إلى جعل هياكل المباني أكثر تطوراً. ومع ذلك، فقد خلق ذلك تحديات جديدة للسلامة من الحرائق. ولمعالجة هذه المشاكل، تم إدخال مواد مبتكرة مقاومة للحريق، مما يوفر دعماً أساسياً لسلامة المباني.
من بين المواد المقاومة للحريق الأكثر استخداماً ألواح سيليكات الكالسيوم وألواح أكسيد المغنيسيوم. تتنافس هذه المواد في تطبيقات مختلفة، مثل الحماية من حرائق الأنفاق. في هذه المقالة، سوف نقارن بين ألواح سيليكات الكالسيوم وألواح أكسيد المغنيسيوم من وجهات نظر مختلفة، مما يساعدك على تحديد المادة الأنسب لاحتياجاتك الخاصة.

ما هو لوح أكسيد المغنيسيوم؟

لوح أكسيد المغنيسيوم، المعروف أيضاً بلوح سيليكات المغنيسيوم، هو مادة بناء تتكون من أكسيد المغنيسيوم وهلام أسمنت المغنيسيوم ومواد مالئة خفيفة الوزن (مثل البيرلايت والألياف النباتية) وطبقة خارجية معززة بشبكة من الألياف الزجاجية.

عملية الإنتاج

يتضمن إنتاج لوح أكسيد المغنيسيوم بشكل عام ثلاث خطوات رئيسية:

التحضير：يتم قياس المواد الخام بكميات محددة ويتم خلطها في ملاط.

التشكيل والنقل： يتم فك الأقمشة غير المنسوجة وقماش الألياف الزجاجية وتغذيتها في ماكينة التشكيل. يتم وضع القوالب في وضع الاستعداد على منصة الماكينة، ويتدفق الملاط من الخلاط إلى القوالب. ثم يتم بثق المادة بعد ذلك إلى مواصفات لوح المغنيسيوم المطلوبة، ويتم تقطيعها إلى الطول المطلوب، وإرسالها إلى غرفة المعالجة للصيانة.

إزالة الهلجنة：بعد إزالة القوالب، يتم نقع لوح المغنيسيوم المعالج جزئيًا في الماء لإزالة الهلجنة، تليها جولة ثانية من المعالجة.

طرق التشكيل الشائعة

توجد حاليًا أربع طرق رئيسية لقولبة ألواح أكسيد المغنيسيوم:

1. طبقتان أو أكثر من قماش الألياف الزجاجية وطبقة واحدة من اللب وطبقة واحدة من القماش غير المنسوج (تُستخدم في حوالي 70% من الإنتاج).
   
2. طبقة سفلية من اللب، وطبقة سطحية من اللب، وطبقتين أو أكثر من قماش الألياف الزجاجية، وطبقة واحدة من القماش غير المنسوج.
   
3. طبقة سفلية من اللب، وطبقة سطحية من اللب، وطبقة لب وسيطة، وطبقتين أو أكثر من القماش الليفي الزجاجي (بدون قماش غير منسوج).
   
4. على غرار إنتاج ألواح الجبس، بدون طبقة مركزية، مع تغليف كلا الجانبين بمواد تقوية.

أهمية المحافظة على ألواح أكسيد المغنيسيوم

الحفظ السليم لألواح أكسيد المغنيسيوم ضروري لضمان ثبات المنتج ومنع التشوه. ينقسم الحفظ إلى ابتدائي و ثانوي المراحل:

1. الحفظ الأساسي: يتم تنفيذ ذلك مع بقاء القالب في مكانه.
   
2. الحفظ الثانوي: بعد إزالة القوالب، يخضع اللوح لصيانة إضافية.

عملية الحفظ

يجب أن يلتزم الحفظ بمبادئ التفاعل الكيميائي لمواد المغنيسيوم. أثناء عملية التشكيل، من الضروري الحفاظ على المنتج في بيئة ذات درجة حرارة ورطوبة مناسبة ووقت معالجة كافٍ لتعزيز التفاعل الكيميائي:

5MgO+MgCl2​+13H2​O→5Mg(OH)2​⋅2MgCl2​⋅8H2​O

وفي هذا التفاعل، يتم امتصاص أكبر قدر ممكن من كلوريد المغنيسيوم والماء الحر، مما يؤدي إلى حالة تصلب. يقلل هذا من الماء الحر وينتج عنه منتج مستقر وجاف. تضمن هذه العملية أن يحقق اللوح ثبات الحجموتقليل التشوه أثناء الاستخدام.

المشكلات الشائعة في الحفظ

ولتسريع الإنتاج، يستخدم بعض المصنعين التسخين بدرجة حرارة عالية لتسريع عملية الإنتاج، وذلك من أجل التصلب السريع للسطح وإزالة القوالب في وقت مبكر. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي ذلك إلى:

التشقق والتشوه: تتسبب درجات الحرارة المرتفعة في فقدان سريع للرطوبة، مما يؤدي إلى عدم كفاية التصلب ووجود كميات كبيرة من MgO وMgCl₂ MgCl₂ الحر. عند تعريض اللوح للرطوبة أثناء الاستخدام، قد يتفاعل اللوح مرة أخرى، مما يؤدي إلى حدوث إجهاد داخلي والتسبب في التشقق.

ضعف استقرار الحجم: بدون الحفظ المناسب، تبقى المياه الحرة في الداخل، مما يؤدي إلى الانكماش في ظروف الجفاف وتوليد إجهاد داخلي.

يمكن أن تؤثر هذه الضغوط بشدة على سلامة المنتج، مما يؤدي غالبًا إلى مشكلات الجودة في تطبيقات البناء.

مسألة الهلجنة

وبالإضافة إلى التشقق والتشوه، تواجه ألواح أكسيد المغنيسيوم تحديًا يُعرف باسم الهلجنة. تنقسم الروابط القائمة على المغنيسيوم عادةً إلى فئتين:

كلوريد المغنيسيوم (MgCl₂): أنظمة كلوريد المغنيسيوم أقل استقراراً وتمتص رطوبة كبيرة من الهواء. وفي الظروف الرطبة، قد تترسب المياه على السطح، مما يتسبب في انخفاض القوة والتشوه والتشقق، وهي عملية تعرف باسم "التشقق الهالوجيني".

كبريتات المغنيسيوم (MgSO₄): ولتحسين الثبات، يتزايد استخدام المواد الرابطة القائمة على MgSO₄ كبديل عن MgCl₂. وعلى الرغم من أن ألواح كبريتات المغنيسيوم أقل عرضة لامتصاص الرطوبة، إلا أن التعرض الطويل الأجل للرطوبة العالية يمكن أن يتسبب في امتصاص الماء، مما يؤدي إلى زيادة الوزن وانخفاض القوة وتآكل التركيبات المعدنية.

قام الباحثون بتحليل صفائح المغنيسيوم القائمة على كبريتات المغنيسيوم باستخدام تحليل الثقل الحراري (TGA) لدراسة فقدان الكتلة مع زيادة درجة الحرارة. تشير نتائج TGA، الموضحة في الرسم البياني، إلى ما يلي:

• عند درجة حرارة 600 درجة مئوية: تُظهر الصفيحة فقدًا كليًا للكتلة يبلغ حوالي 321 تيرابايت 3 تيرابايت.
  
• عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية: تزداد الكتلة الكلية المفقودة إلى حوالي 421 تيرابايت 3 تيرابايت.

تسلط هذه البيانات الضوء على الثبات الحراري للألواح القائمة على كبريتات المغنيسيوم وتقدم رؤى قيمة حول سلوكها تحت درجات الحرارة العالية.

بينما يمكن أن يؤدي إطلاق الماء الحر والبلوري أثناء التسخين إلى امتصاص الحرارة والمساهمة في مقاومة الحريق، يمكن أن تتسبب عملية الجفاف في حدوث تشوه وتشقق كبير في ألواح زجاج المغنيسيوم، مما يؤدي إلى فقدان السلامة الهيكلية. على الرغم من أن ألواح زجاج المغنيسيوم مصنفة على أنها غير قابلة للاحتراق، إلا أن مقاومتها للحريق محدودة:

اختبارات مقاومة الحريق: يبدأ التشقق عند درجة حرارة 450 درجة مئوية، مع حدوث تشوه وتشقق شديد وفشل نهائي عند درجة حرارة 750 درجة مئوية.

يتم تدعيم بعض ألواح زجاج المغنيسيوم بجزيئات البوليسترين المثبطة للهب لتحسين العزل وتقليل الوزن. على الرغم من أن البوليسترين المثبط للهب لا يشتعل، إلا أنه يتحلل تحت درجات حرارة عالية، مما يتسبب في فقدان سريع للقوة والسلامة الهيكلية. وبالتالي، فإن استخدام ألواح زجاج المغنيسيوم مع حشوات البوليسترين في الهياكل أو مكونات البناء المقاومة للحريق السلبي يشكل خطراً كبيراً على السلامة.

لوح سيليكات الكالسيوم

لوح سيليكات الكالسيوم هو عبارة عن مادة بناء مصنوعة من ألياف تقوية قصيرة (مثل الألياف المعدنية غير العضوية أو ألياف السليلوز) ومواد السيليسيوم السيليسيوم كعوامل تدعيم رئيسية. ومن خلال عملية المعالجة بالبخار ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي، يتم تشكيل هلام سيليكات الكالسيوم مما يؤدي إلى تكوين لوح متين ومقاوم للحرارة. للحصول على نظرة عامة أكثر تعمقًا، يُرجى الرجوع إلى مقالنا التفصيلي عن ما هو لوح سيليكات الكالسيوم؟.

أنواع ألواح سيليكات الكالسيوم

يمكن تصنيف ألواح سيليكات الكالسيوم إلى ألواح توبرموريت و ألواح سيليكات الكالسيوم الصلبة، مع وجود خصائص وتطبيقات فريدة لكل نوع منها:

ألواح توبرموريت

• الخصائص: تُصنع هذه الألواح عن طريق التخليق الحراري المائي الساكن، وهي أثقل بشكل عام وتتميز بمقاومة معتدلة للحرارة، مع تحمل درجة حرارة قصوى تصل إلى 650 درجة مئوية.
  
• التطبيقات: يستخدم بشكل أساسي في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة في صناعة البتروكيماويات.

ألواح سيليكات الكالسيوم الصلبة

• الخصائص: يتم إنتاج هذه الألواح من خلال التخليق الحراري المائي الديناميكي، وتتميز هذه الألواح بثباتها في درجات الحرارة العالية (حتى 1000 درجة مئوية) وكثافتها المنخفضة. وتوفر سيليكات الكالسيوم الصلبة انكماشًا ضئيلًا وقوة انثناء استثنائية، مما يجعلها مستقرة للغاية. كما أن أليافها متوافقة حيوياً، مما يعزز السلامة للاستخدام الصناعي على نطاق واسع.
  
• التطبيقات: يشيع استخدامها في الصناعات ذات درجات الحرارة العالية مثل الصناعات المعدنية والمعالجة الكيميائية ومواد البناء، خاصةً للعزل في درجات الحرارة العالية في خطوط الأنابيب وبطانات الأفران.

الاختلافات الرئيسية

أهمية المعالجة بالأوتوكلاف في إنتاج ألواح سيليكات الكالسيوم

وعلى غرار ألواح أكسيد المغنيسيوم، تُعد عملية التبخير أو التعقيم بالتبخير أو التعقيم بالتبخير خطوة حاسمة في إنتاج ألواح سيليكات الكالسيوم. أثناء عملية التعقيم، تخضع المواد السيليسية والكلسية للتخليق الحراري المائي المستمر، مما يشكل بنية بلورية مترابطة ترتبط بإحكام مع ألياف التسليح. وتمنح هذه العملية ألواح سيليكات الكالسيوم قوتها ولكن يمكن أن تؤدي أيضًا إلى عيوب هيكلية، بما في ذلك تراكم الضغط الداخلي، وانخفاض الخواص الميكانيكية، والتشقق، خاصةً على طول حواف اللوح. يمكن معالجة هذه المشكلات أثناء مرحلة الصيانة.

حل FireSafe

تركز FireSafe على إنتاج كثافة منخفضة, ألواح سيليكات الكالسيوم المقاومة للحريق التي توفر توازناً بين خفة الوزن والقوة والتسعير التنافسي كبديل عن برومات المنتجات. تم تصميم مجموعة منتجاتنا لتلبية مختلف الحماية من الحرائق المتطلبات في كل من التطبيقات الصناعية والتجارية.

التطبيق

يعرض الرسم البياني التالي نتائج اختبار مقاومة الحرائق لمدة 90 دقيقة الذي أجري على ألواح أكسيد المغنيسيوم وسيليكات الكالسيوم بسمك 8 مم من قبل مورد صيني للحماية من الحرائق، باستخدام طريقة ASTM E119.

لوح سيليكات الكالسيوم: عرض تشوه طفيف فقط.

لوح أكسيد المغنيسيوم: أظهرت طباشير كبيرة، مع انكشاف شبكة الألياف الزجاجية الداخلية، مما أدى إلى فقدان كامل للعزل.

وبالإضافة إلى المقاومة المحدودة للحريق، فإن مشكلة الهلجنة المستمرة لألواح أكسيد المغنيسيوم تقيد استخدامها بشكل أكبر. وقد أصدر الاتحاد الصيني لمواد البناء تحذيرًا لمقاولي شنغهاي، ينص صراحةً على أن ألواح أكسيد المغنيسيوم غير مناسبة للاستخدام في بيئات الأنفاق الرطبة.

وعلاوة على ذلك، يحظر "إعلان بكين عن "الفهرس الثاني للمنتجات الخاصة بتقييد وإزالة مواد البناء القديمة" استخدام ألواح أكسيد المغنيسيوم في مشاريع العزل الداخلي لجميع أنواع المباني منذ عام 2000.

إن إدارة الطرق السريعة في هونغ كونغ (HyD) يحظر صراحةً استخدام ألواح MgO في مشاريع الأنفاق، كما هو مذكور في البند 2.6.3 من "إرشادات تصميم هياكل أنفاق الطرق ومباني الأنفاق".

إن منظمة صناعة البناء الرائدة في المملكة المتحدةسلطت جمعية النوافذ والكسوة الخارجية الضوء على مشاكل التآكل الشائعة المرتبطة بألواح سيليكات المغنيسيوم. كما تم الإبلاغ عن مشاكل مماثلة في الدنمارك وكندا وأستراليا.

إن الاتحاد الكندي لرابطات مسؤولي البناء (CUBOA)وهي شركة تابعة للحكومة الكندية، أقرت بالمشاكل المرتبطة بألواح سيليكات المغنيسيوم المبلغ عنها في الدنمارك والصين وأستراليا. وأوصت CUBOA بتعليق استخدام هذه الألواح إلى أن تتوصل لجنة مراقبة المواد الكيميائية إلى استنتاج بتوافق الآراء.

رفضت كل من NHBC، أقدم مزود للضمانات والتأمين على المنازل الجديدة في المملكة المتحدة، و LABC، وهي شركة تأمين رائدة أخرى، تقديم تغطية لألواح سيليكات المغنيسيوم.

الخاتمة

توفر ألواح أكسيد المغنيسيوم مزايا مثل كونها خفيفة الوزن ومرنة وسهلة المعالجة. ومع ذلك، لا يوصى باستخدامها في البيئات الرطبة بسبب مشاكل الهلجنة التي لم يتم حلها. بالنسبة للتطبيقات الحساسة للرطوبة، مثل الأنفاق، توفر ألواح سيليكات الكالسيوم خيارًا أكثر أمانًا ويمكن الاعتماد عليه.

مع أكثر من 12 عاماً من الخبرة في مجال الحماية من الحرائق السلبية، ساعدنا أنا وفريقي أكثر من 100 عميل - بما في ذلك تجار الجملة والمقاولون والبناؤون - في إيجاد الحلول المناسبة لمشاريعهم. إذا كانت لديك أي أسئلة أو كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات، فلا تتردد في الاتصال بنا للحصول على عرض أسعار مجاني بدون التزام أو لمناقشة حل مصمم خصيصاً لاحتياجاتك.