คุณสมบัติที่ทำให้ไฟร์บอร์ดคุณภาพสูงโดดเด่นคืออะไร

นิยามและองค์ประกอบของแผ่นทนไฟ

บอร์ดทนไฟผลิตจากวัสดุที่ไม่ลุกลามไฟง่าย ได้แก่ แมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) ยิปซัม ฉนวนกันความร้อนจากแรสีใย และแคลเซียมซิลิเกต วัสดุเหล่านี้สร้างเป็นอุปสรรคที่สามารถต้านทานความร้อนสูงมากได้ บางครั้งถึงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส สิ่งที่ทำให้วัสดุเหล่านี้ทำงานได้ดีคือ เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ยิปซัมจะปล่อยไอน้ำที่เก็บอยู่ภายในออกมา ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิบริเวณโดยรอบ ในขณะเดียวกัน MgO จะเปลี่ยนตัวเป็นชั้นเซรามิกที่แข็งแรงเมื่อสัมผัสกับอุณหภูมิสูง วัสดุรุ่นใหม่หลายชนิดยังเพิ่มส่วนผสมของวัสดุเบา เช่น เวอร์ไมคูไลต์ หรือ เพอร์ไลต์ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการกันความร้อนโดยไม่ทำให้บอร์ดเสียความแข็งแรง ตามการวิจัยล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน ScienceDirect เมื่อปี 2024 การปรับปรุงเหล่านี้มีบทบาทสำคัญอย่างมากในการช่วยให้อาคารสามารถรับมือกับเหตุเพลิงไหม้ได้ดีขึ้น

แผ่นบอร์ดทนไฟป้องกันการลุกลามของเปลวไฟและรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างได้อย่างไร

แผ่นกันไฟทำงานโดยการชะลอความเร็วของการถ่ายเทความร้อนผ่านตัวมันเอง และตัดการจ่ายออกซิเจนให้กับเปลวเพลิงที่กำลังลุกลาม ระบบสมัยใหม่บางชนิดใช้วัสดุเคลือบพิเศษที่เรียกว่า วัสดุอินทูเมสเซนต์ (intumescent materials) ซึ่งจะพองตัวขึ้นเมื่อได้รับความร้อน ช่วยปิดช่องว่างเล็กๆ ที่น่ารำคาญใจระหว่างชิ้นส่วนของอาคาร การศึกษาเมื่อปีที่แล้วแสดงให้เห็นว่าวัสดุเคลือบที่พองตัวได้นี้สามารถลดความเร็วในการลุกลามของเปลวเพลิงบนพื้นผิวลงได้ประมาณสามในสี่ เมื่อเทียบกับวัสดุธรรมดาที่ไม่ได้ผ่านการบำบัด ระยะเวลาที่แผ่นกันไฟสามารถทนทานต่อแรงกดดันได้นั้นแตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับความหนาและส่วนผสมเฉพาะที่ใช้ในการผลิต โดยทั่วไป แผ่นกันไฟส่วนใหญ่จะช่วยรักษาโครงสร้างค้ำยันให้อยู่ตัวได้ตั้งแต่เกินกว่าหนึ่งชั่วโมง ไปจนถึงสองชั่วโมงเต็ม ทำให้มีเวลาเพียงพอสำหรับการอพยพอย่างปลอดภัย ในขณะที่หน่วยงานฉุกเฉินเดินทางมาถึงที่เกิดเหตุ

การเข้าใจเรื่องการจัดระดับความสามารถในการทนต่อไฟ: การจำแนกระดับ 30 นาที ถึง 2 ชั่วโมง

การจัดอันดับความต้านทานไฟถูกกำหนดโดยการทดสอบในเตาเผาที่ได้รับมาตรฐาน ซึ่งจำลองสภาวะเพลิงไหม้จริง การแสดงในตารางด้านล่างระบุเกณฑ์สมรรถนะหลัก:

แผ่นที่ได้รับการจัดอันดับสำหรับสองชั่วโมงต้องแสดงการเสื่อมสภาพขั้นต่ำ และคงไว้ซึ่ง การสูญเสียมวล ±3% หลังจากการสัมผัสเป็นเวลานาน โดยยืนยันผ่านการทดสอบในเตาเผาขนาดจริง

เกณฑ์การทดสอบหลัก: ความมั่นคงของโครงสร้าง การกันความร้อน และการควบคุมควัน

เมตริกหลักสามประการที่กำหนดประสิทธิภาพของแผ่นกันไฟ:

1. เสถียรภาพโครงสร้าง : ประเมินจากขีดจำกัดการเบี่ยงเบนภายใต้แรงโหลดอย่างต่อเนื่อง (ASTM E119)
2. ความสามารถในการกันความร้อน : วัดจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นด้านที่ไม่ได้รับความร้อน; ต้องคงอยู่ต่ำกว่าเกณฑ์การลุกไหม้
3. ความหนาแน่นของควัน : แผ่นวัสดุประสิทธิภาพสูงจำกัดการผลิตควันไว้ไม่เกิน 15% การบดบังแสง (EN 13823)

วัสดุที่ได้รับการจัดอยู่ในระดับ Class A1 (ไม่ติดไฟ) ช่วยลดความเสี่ยงของการลุกโชนพร้อมกัน (flashover) ลงได้ถึง 89% เมื่อเทียบกับวัสดุที่ได้รับคะแนนต่ำกว่า ทำให้วัสดุดังกล่าวจำเป็นต่อการใช้งานในพื้นที่ที่ต้องการความปลอดภัยสูง

มาตรฐานการจัดอันดับความทนทานต่อไฟระดับโลกและข้อกำหนดการรับรอง

การเปรียบเทียบมาตรฐานการจัดอันดับความทนทานต่อไฟหลัก: EN 13501, ASTM E119, BS 476

การประเมินสมรรถนะของแผ่นกันไฟจะอิงตามมาตรฐานสากลสามประการหลัก:

มาตรฐาน ASTM E119 กำหนดให้วัสดุบอร์ดกันไฟต้องทนต่ออุณหภูมิเกิน 1,700°F (927°C) ได้นานถึงสองชั่วโมงในขณะที่ยังคงรักษารูปทรงโครงสร้างไว้ได้ — ซึ่งเป็นเกณฑ์สำคัญสำหรับการก่อสร้างเชิงอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์

ระบบยูโรคลาส อธิบาย: การจัดอันดับประสิทธิภาพการกันไฟตั้งแต่ A1 ถึง F

ภายใต้ระบบ EN 13501-1 ของยุโรป วัสดุบอร์ดกันไฟจะถูกจัดประเภทตั้งแต่ A1 (ไม่ติดไฟ) ไปจนถึง F (ติดไฟได้ง่ายมาก) ผลิตภัณฑ์ระดับสูงสุดจะได้รับ A2-s1,d0 ซึ่งระบุว่า:

• ความสามารถในการเผาไหม้จำกัด (A2)
• การปล่อยควันต่ำ (s1)
• ไม่มีหยดหรืออนุภาคที่ลุกไหม้หลุดร่วง
• สูญเสียมวล ±20% ระหว่างการเผาไหม้

การจัดประเภทนี้สอดคล้องกับระเบียบข้อบังคับว่าด้วยผลิตภัณฑ์ก่อสร้างของสหภาพยุโรป (CPR) 305/2011 ซึ่งเป็นแนวทางในการเลือกวัสดุสำหรับโครงสร้างพื้นฐานสาธารณะที่ความปลอดภัยของชีวิตมีความสำคัญสูงสุด

บทบาทของการรับรองและการทดสอบข้อมูลในการยืนยันคุณภาพของแผ่นกันไฟ

การรับรองอิสระผ่านมาตรฐาน UL 263 หรือ NFPA 286 ให้การรับรองที่น่าเชื่อถือเกี่ยวกับประสิทธิภาพของแผ่นกันไฟ ผู้ผลิตที่ได้รับการรับรองต้องปฏิบัติตามข้อกำหนดที่เข้มงวด รวมถึง:

1. การตรวจสอบโรงงานประจำปีเพื่อให้มั่นใจในคุณภาพที่สม่ำเสมอ
2. รายงานการทดสอบที่สามารถตรวจสอบแหล่งที่มาได้จากห้องปฏิบัติการที่ได้รับการรับรอง
3. การปฏิบัติตามข้อกำหนดท้องถิ่น เช่น IBC Section 703

การปรับปรุงมาตรฐาน ISO 3008:2023 ตอนนี้กำหนดให้ชุดประกอบที่มีค่ากันไฟต้องคงคุณสมบัติการกันความร้อนไว้แม้จะมีการฉีดน้ำพร้อมกัน ซึ่งสะท้อนสถานการณ์ไฟไหม้ที่ใกล้เคียงความเป็นจริงมากขึ้น โดยเฉพาะเมื่อมีการใช้งานระบบดับเพลิงแบบสปริงเกอร์

วัสดุทั่วไปที่ใช้ในแผ่นกันไฟ: MGO, ยิปซั่ม, ซีเมนต์ และแคลเซียมซิลิเกต

การเปรียบเทียบประสิทธิภาพของวัสดุแผ่นทนไฟ

วัสดุหลักสี่ชนิดครอบคลุมอุตสาหกรรมการผลิตแผ่นกันไฟ โดยแต่ละชนิดมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกัน

การประเมินจากบุคคลที่สามแสดงให้เห็นว่า แผ่นแมกนีเซียมออกไซด์มีประสิทธิภาพเหนือกว่าแผ่นอื่นๆ ในสภาวะความร้อนสูงมาก โดยสามารถทนอุณหภูมิเกิน 1,000°C ได้โดยไม่ปล่อยสารพิษ

องค์ประกอบ ความหนา และการบำบัดมีผลต่อการป้องกันไฟอย่างไร

โครงสร้างทางเคมีของวัสดุมีผลโดยตรงต่อพฤติกรรมทางความร้อน เมทริกซ์ซีเมนต์ของ MGO มีการจับยึดโมเลกุลน้ำ ทำให้สามารถทำความเย็นแบบดูดความร้อนอย่างต่อเนื่องได้ ขณะที่ยิปซั่มเริ่มเสียโมเลกุลน้ำตั้งแต่อุณหภูมิเพียง 120°C ส่งผลให้สูญเสียความแข็งแรงอย่างรวดเร็ว การปรับปรุงหลักๆ ได้แก่:

• ความหนา : แผ่น MGO หนา 18 มม. ให้ความต้านทานไฟได้นาน 90 นาที เทียบกับแผ่นหนา 12 มม. ที่ทนได้เพียง 40 นาที
• สารเติมแต่ง : การเสริมใยแก้วในแคลเซียมซิลิเกตช่วยเพิ่มความต้านทานการแตกร้าวได้ถึง 60%
• การเคลือบผิว : ซีลแลนต์ซิลิโคนช่วยลดปริมาณควันที่เกิดจากแผ่นซีเมนต์บอร์ดลงได้ 35%

ยิปซั่ม กับ MGO: การเปรียบเทียบความปลอดภัยจากไฟและความทนทานในระยะยาว

แม้ว่าแผ่นยิปซัมจะมีราคาถูกกว่า (0.50–1.25 ดอลลาร์ต่อตารางฟุต เมื่อเทียบกับ MGO ที่ 2.10–3.75 ดอลลาร์ต่อตารางฟุต) แต่ประสิทธิภาพในระยะยาวกลับให้ผลดีกับ MGO หลังจากการจำลองสภาพแวดล้อมเป็นเวลา 10 ปี:

• MGO ยังคงความสามารถในการทนไฟได้ 94% ของค่าเดิม แม้สัมผัสกับความชื้น
• ยิปซัมสูญเสียความแข็งแรงทางโครงสร้างไป 40% หลังจากผ่านห้ารอบการแช่แข็งและละลาย
• MGO ปล่อยควันที่ทำให้มองไม่เห็นน้อยกว่ายิปซัม 82% ในระหว่างการเผาไหม้

เนื่องจากข้อได้เปรียบเหล่านี้ อาคารสูงเพื่อการพาณิชย์ 73% ปัจจุบันระบุให้ใช้ MGO ในเส้นทางอพยพฉุกเฉินที่สำคัญ เทียบกับเพียง 12% ที่ใช้ระบบยิปซัมมาตรฐาน

การป้องกันโครงสร้างและความสามารถในการควบคุมไฟ

การแบ่งเขตไฟและการควบคุมไฟในงานออกแบบอาคาร

แผ่นกันไฟทำงานได้ดีมากในการสร้างช่องกั้นที่ช่วยป้องกันการลุกลามของไฟอย่างรวดเร็ว การทดสอบแสดงให้เห็นว่าแผ่นกันไฟสามารถลดการลุกลามของเปลวไฟได้ประมาณ 72 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับผนังกั้นทั่วไปที่ไม่มีการรับรองค่ากันไฟ (ตามข้อมูลจาก NFPA ปี 2023) ระบบสมัยใหม่ส่วนใหญ่มีหลายชั้น โดยมักใช้แกนแมกนีเซียมออกไซด์ร่วมกับวัสดุผิวชนิดซีเมนต์ที่เคลือบทั้งสองด้าน ซึ่งโดยทั่วไปชุดประกอบเหล่านี้จะได้รับการรับรองค่ากันไฟเกินกว่า 90 นาที ช่างก่อสร้างมักติดตั้งแผ่นเหล่านี้ในพื้นที่สำคัญ เช่น บันได ช่องลิฟต์ และห้องไฟฟ้า เนื่องจากเป็นจุดที่ไฟมีแนวโน้มลุกลามแนวนอนได้อย่างอันตรายที่สุด การศึกษาด้านความปลอดภัยจากไฟไหม้ของสหภาพยุโรปชี้ให้เห็นว่า การติดตั้งเหล่านี้สามารถลดความเสี่ยงของการลุกลามของไฟในแนวขนานได้ประมาณ 58 เปอร์เซ็นต์ ในบริเวณที่มีความเสี่ยงดังกล่าว

การรักษารูปโครงสร้างให้มั่นคงระหว่างการเผาไหม้เป็นเวลานาน

แผ่นกันไฟประสิทธิภาพสูงรักษาหน้าที่รับน้ำหนักที่อุณหภูมิ 1,000°C (1,832°F) ได้มากกว่าสองชั่วโมง โดยส่วนใหญ่เกิดจากคุณสมบัติการดูดซับน้ำของแคลเซียมซิลิเกต ต่างจากเหล็กที่สูญเสียความแข็งแรงไปครึ่งหนึ่งที่อุณหภูมิ 550°C (1,022°F) แผ่นเหล่านี้จะสร้างชั้นคาร์บอนป้องกันที่:

• ปกป้องชิ้นส่วนโครงสร้างจากการกระแทกของความร้อน
• ปิดกั้นการไหลของออกซิเจนเข้าสู่วัสดุไวไฟที่อยู่ด้านล่าง
• จำกัดอุณหภูมิภายในโพรงไม่ให้สูงขึ้นเกิน 380°F

ชุดประกอบที่ผ่านการรับรองสามารถรักษาระดับการโก่งตัวต่ำกว่าเกณฑ์ 25% ระหว่างการทดสอบนาน 2 ชั่วโมง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการถล่มลงอย่างมีนัยสำคัญ

ความทนทาน ความต้านทานความชื้น และการปฏิบัติตามมาตรฐานในงานประยุกต์ใช้งานจริง

ประสิทธิภาพของแผ่นกันไฟในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูงและสุดขั้ว

บอร์ดกันไฟที่จัดอันดับอยู่ในระดับคุณภาพสูงสามารถใช้งานได้ดีแม้ต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง ทนต่อการบิดงอและการเกิดเชื้อรา แม้ความชื้นจะสูงถึงเกือบ 98% และสามารถทนต่อช่วงอุณหภูมิที่รุนแรงตั้งแต่ลบ 40 องศาเซลเซียส ไปจนถึง 150 องศาเซลเซียส โดยไม่เสื่อมสภาพ บอร์ดประเภท MGO รวมถึงรุ่นที่ทำจากซิลิเกตของแคลเซียม มีความโดดเด่นเป็นพิเศษเนื่องจากดูดซึมน้ำน้อยมาก การทดสอบบางครั้งแสดงให้เห็นอัตราการดูดซึมน้ำต่ำกว่า 0.5% หลังแช่น้ำเต็ม 24 ชั่วโมง ตามผลการศึกษาที่เผยแพร่ในรายงานความยืดหยุ่นต่ออุทกภัยเมื่อปีที่แล้ว เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ วัสดุเหล่านี้จึงเหมาะสำหรับใช้ในสถานที่ต่างๆ เช่น โครงสร้างริมทะเล โรงงานที่จัดการสารเคมี และคลังเย็น ซึ่งการสัมผัสกับความชื้นอย่างต่อเนื่องร่วมกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ มักทำให้วัสดุทั่วไปเสื่อมสภาพเร็วกว่าปกติ

การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านรหัสอาคารและมาตรฐานความปลอดภัยจากอัคคีภัยทั่วโลก

ข้อกำหนดด้านความสอดคล้องทั่วโลกต้องการให้ปฏิบัติตามทั้งมาตรฐานด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยและมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น:

• แผ่นวัสดุที่ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน EN 13501 ซึ่งคงความสมบูรณ์ได้นาน ≥60 นาทีที่อุณหภูมิ 950°C
• ผลิตภัณฑ์ที่เป็นไปตามมาตรฐาน ASTM E119 ที่จำกัดความเข้มข้นของควันไม่เกิน <450 OD/m
• AS 1530.4 กำหนดให้อัตราการปล่อยความร้อนต่ำกว่า 15% ภายใน 10 นาทีหลังจากการสัมผัสไฟ

การวิเคราะห์ในปี 2023 จากโครงการ 12,000 โครงการ พบว่า 78% ของการละเมิดข้อกำหนดด้านอัคคีภัยเกิดจากแผ่นกันไฟที่ไม่ผ่านการรับรอง ซึ่งเน้นย้ำถึงความจำเป็นในการตรวจสอบยืนยันจากหน่วยงานภายนอก ปัจจุบันรหัสอาคารระหว่างประเทศกำหนดให้มีการรับรองสองประการ ได้แก่ การทนไฟและการต้านทานความชื้น สำหรับการก่อสร้างในพื้นที่เสี่ยงน้ำท่วม

การประกันคุณภาพและการรับรองในห่วงโซ่อุปทานการก่อสร้าง

ผู้ผลิตชั้นนำใช้ระบบติดตามที่ขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยีบล็อกเชนเพื่อให้มั่นใจในความโปร่งใส โดย 64% ของประเทศกลุ่ม G20 กำหนดให้ต้องมีหนังสือเดินทางวัสดุดิจิทัลสำหรับโครงการขนาดใหญ่ นอกจากการทดสอบด้านอัคคีภัยแล้ว ปัจจุบันการประกันคุณภาพยังรวมถึงการประเมินด้าน:

1. ความคงทนต่อรังสี UV เป็นระยะเวลา 25 ปี
2. ความเข้ากันได้กับกาวและสารซีลแลนต์
3. ประสิทธิภาพเชิงโครงสร้างหลังจากการจำลองสภาพการเสื่อมสภาพจากสิ่งแวดล้อม

ตามรายงานของโครงการริเริ่มด้านความสอดคล้องของการก่อสร้างระดับโลก แผ่นกันไฟที่ได้รับการรับรองมีความล้มเหลวในการทำงานน้อยลงถึง 40% ในช่วงระยะเวลาหนึ่งทศวรรษ ซึ่งยืนยันถึงคุณค่าของการรับรองอย่างเข้มงวดตลอดห่วงโซ่อุปทาน

คำถามที่พบบ่อย

แผ่นกันไฟทำมาจากวัสดุอะไรบ้าง

แผ่นกันไฟโดยทั่วไปทำมาจากแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO), ยิปซั่ม, เส้นใยแร่, และแคลเซียมซิลิเกต รวมถึงวัสดุอื่นๆ

แผ่นกันไฟป้องกันการลุกลามของเปลวไฟได้อย่างไร

แผ่นเหล่านี้ช่วยป้องกันการลุกลามของเปลวไฟโดยการชะลอการถ่ายเทความร้อน และตัดการจ่ายออกซิเจนให้กับเปลวไฟที่กำลังลุกลาม บางชนิดใช้ชั้นเคลือบที่พองตัวเมื่อได้รับความร้อน เพื่ออุดช่องว่าง

การจัดอันดับความต้านทานไฟคืออะไร?

การจัดอันดับความต้านทานไฟ เช่น การจำแนกประเภท 30 นาที ถึง 2 ชั่วโมง จะถูกกำหนดผ่านการทดสอบมาตรฐานที่วัดผลการทำงานของแผ่นภายใต้สภาวะเพลิงไหม้จำลอง

ระบบยูโรคลาสคืออะไร

ระบบยูโรคลาสจัดอันดับประสิทธิภาพการทนไฟตั้งแต่ A1 (ไม่ติดไฟ) ถึง F (ไวไฟมาก) โดยผลิตภัณฑ์ชั้นนำจะมีความสามารถในการลุกไหม้จำกัด การปล่อยควันต่ำ และไม่มีหยดที่ติดไฟได้

สภาพอากาศมีผลต่อประสิทธิภาพของแผ่นทนไฟอย่างไร

แผ่นทนไฟคุณภาพสูงสามารถคงประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมสุดขั้วได้ แผ่นชนิดแมกนีเซียมออกไซด์ (MgO) และแคลเซียมซิลิเกต มีค่าการดูดซึมน้ำต่ำ ทำให้ยังคงทำงานได้ดีในความชื้นเกือบ 98% และอุณหภูมิสุดขั้ว