Kompozyty z cząstek lignocelulozowych i wermikulitu jako bariery ogniowe

Płyty lignocelulozowe są jednym z najbardziej powszechnych materiałów stosowanych w przemyśle budowlanym, wyposażeniowym (meble) oraz dekoracji wnętrz (panele ścienne i sufitowe). Jednakże ich niekorzystne zachowanie w warunkach pożaru ogranicza zakres wykorzystania. Obecnie stosowane metody i środki obniżają, do pożądanego stopnia, palność płyt lignocelulozowych.

Jedną z metod jest dodanie wypełniaczy mineralnych w procesie wytwarzania płyt. Wypełniacze mineralne, dodawane do płyt w postaci cząstek o różnej granulacji, oddzielają materiał łatwopalny, jakim są cząstki lignocelulozowe zawarte w płytach, oraz obniżają przewodnictwo cieplne, co łącznie daje efekt ognioodporności płyt. Najpopularniejszymi wypełniaczami mineralnymi stosowanymi w tym celu są wermikulit i perlit.

Do wytwarzania niniejszego kompozytu zastosowano paździerze lniane, wióry drzewne, wermikulit oraz termoplastyczne substancje klejące na bazie żywic syntetycznych: żywicę 112E, Silekol M i Silekol W-1.

W przeprowadzonych próbach laboratoryjnych w pierwszym cyklu badań wytwarzano płyty jednorodne, a następnie płyty trójwarstwowe, stosując na warstwy zewnętrzne wermikulit, a na warstwę wewnętrzną paździerze lniane lub wióry drzewne. Wermikulit stosowano w postaci niespęcznionej oraz spęcznionej w różnym udziale procentowym w stosunku do cząstek zaklejanych.

Celem prób było uzyskanie odpowiedzi, w jakiej postaci wermikulit jest najbardziej przydatny do produkcji płyt, mając na uwadze względy ekonomiczne i jakościowe. Przy wytwarzaniu płyt jednorodnych z zastosowaniem wermikulitu surowego udział wermikulitu kształtował się na poziomie 50–80%, a dla postaci spęcznionej 80–100%. W przypadku wytwarzania płyt warstwowych udział wermikulitu surowego i spęcznionego wynosił 40–60%.

Wyniki badań i zastosowanie kompozytu

Dla płyt jednorodnych z wermikulitem surowym efekt zabezpieczenia ogniochronnego w stopniu niezapalnym uzyskiwano, dodając do cząstek lignocelulozowych o około 30–40% mniej wermikulitu niż w postaci spęcznionej. W przypadku wytwarzania płyt jednorodnych zauważalny wpływ na ilość wypełniacza miał również rodzaj cząstek lignocelulozowych (wióry, paździerze).

Najlepsze rezultaty badań nad optymalną ilością wypełniacza uzyskano, wytwarzając płyty trójwarstwowe przy zastosowaniu wermikulitu spęcznionego na warstwy zewnętrzne (jako barierę ogniową), a paździerzy lub wiórów drzewnych na warstwę wewnętrzną.

Rezultatem prowadzonych prac jest technologia wytwarzania trójwarstwowego, niezapalnego kompozytu płytowego, w którym warstwę wewnętrzną stanowią cząstki lignocelulozowe, a warstwy zewnętrzne wermikulit spęczniony, stanowiący barierę ogniową.

Właściwości opracowanego kompozytu, w porównaniu z typową płytą paździerzową, przedstawiono w tabelach 1 i 2 oraz na rysunku 2. Palność opracowanego kompozytu (tab. 1) określono, stosując dwa testy palności: Polską Normę PN-B-02874 (modyfikację normy francuskiej NF P 92-501) oraz pomiar na kalorymetrze stożkowym zgodnie z ISO 5660.

Opracowany kompozyt płytowy stanowi dobry materiał, który – zgodnie z polskimi przepisami budowlanymi – należy do klasy materiałów niezapalnych. Wyniki testów w kalorymetrze stożkowym wskazują, że trójwarstwowe płyty kompozytowe nie zapalają się w strumieniu cieplnym 30 kW/m², a przy ekspozycji na strumień 50 kW/m² ogólna ilość wydzielonego ciepła jest trzykrotnie mniejsza niż w przypadku typowej płyty paździerzowej.