תפוקת האש של לוח פוליקרבונט: התאמה לסטנדרטים לביטחון

איך לוח פוליקרבונט מתנהג באש: סיכונים של התכה, עשן וטיפת חומר

תגובה תרמית ודינמיקת זרימת התכה בזיהוי באש

גיליונות פוליקרבונט אינם בוערים בקלות, אך הם מתפרקים בדרך צפויה כאשר נחשפים ללהבות. החומר מתחיל לרך סביב 300 מעלות צלזיוס (כ-572 פרנהייט) ונוטה לזרום הרחק ממקורות החום. תהליך זה יוצר שכבה מאופרת מבודדת שמאיטה למעשה את קצב ההתפשטות של הלהבות. עם זאת, אם החום ממשיך לפעול, הדברים מתפרקים במהרה, והפלסטיק המנוקב פשוט נוטף. קצב הנמס תלוי גם בעובי הגיליון: גיליונות דקיקים בעלי שכבה אחת נוטים לזרום באופן בלתי מבוקר כאשר מחממים אותם, בעוד מגוונים מורכבים מרובה-שכבות עמידים בהרבה יותר בפני נמס מלא. לדוגמה, גיליון מרובה-שכבות בעובי 12 מ"מ עומד כפליים עד שלוש פעמים יותר זמן מאשר גיליונות רגילים בעלי שכבה אחת, כאשר נבחנים באמצעות להט לפי מבחני מעבדה סטנדרטיים.

מדד פיתוח העשן (SDI) והתמונה הרעילותית במבחנים מציאותיים

בנוגע לתכונות הדלקה, פוליקרבונט מتميز בכך שהוא מייצר כמות זעירה מאוד של עשן. החומר מקבל בדרך כלל ציון של פחות מ-200 באינדקס פיתוח העשן ASTM E84, מה שמניח אותו בהרבה מתחת לציונים הנצפים מרוב הפלסטיקים האחרים בשוק. מה קורה כאשר פוליקרבונט נפרך תרמית? ברוב המקרים, רק דו-תחמוצת הפחמן ואדי מים נפלטים ממנו. ונהיה כאן עניין חשוב – לא משתחררים כמויות משמעותיות של גזים מסוכנים כגון חנקן הידרואידי או חד-תחמוצת הפחמן, בניגוד למה שמאפיין חומרים כגון PVC או פוליסטירן. בדיקות מראות שאפילו באש מבוקרת, עוצמת העשן נשארת נמוכה מ-15% מקדם העכירות כבר מהרגע הראשון. בנוסף, פוליקרבונט נוטה להפסיק לדלוק באופן עצמאי לאחר שהלהבות נכבות. תכונות אלו משמען שברגע שדרוש לברוח במהירות, יש לשוהים ראייה טובה יותר, והסיכון לנשיפת חומרים מזיקים נמוך יותר.

סיכון היווצרות טיפות ומשמעותו להתפשטות האש אנכית

הטיפת פוליקרבונט נוזלי במהלך שרפות יוצרת בעיות חמורות בהפרשה אנכית של האש, במיוחד על חזיתות בניינים, אזורים של חלונות גג ומעל מספר קומות. כאשר הטמפרטורות עולות מדי, טיפות הדלק הנוצצות הללו יכולות להצית עצמים שמתחתן, מה שגורם להאצה של תנועת האש כלפי מעלה ביחס למהירות הרגילה שלה. מבחן ה-UL 94 VB מודד בדיוק עד כמה חמורה הבעיה הזו. חומרים בעלי התנגדות לשריפה באיכות טובה יותר נוטים לייצר לא יותר מחמש טיפות דלק נוצצות לדקה, בהתאם למבחנים האלה. כדי להתמודד עם הסיכון הזה, מספר גישות עובדות היטב יחדיו. התקנת מחסומים אנכיים עם תאי איסוף מיוחדים לטיפות עוזרת להכיל את הבעיה. הוספת סיליקה לתערובת החומר מגבירה את עובי החומר בעת התמסרותו, ובכך מפחיתה את הסבירות להיווצרות טיפות מסוכנות. חשוב גם לשמור על קטעים רציפים באורך שלא יעלה על שלושה מטרים באזורים שבהם הסיכון הוא הגבוה ביותר. שיטות משולבות אלו הוכחו כיעילות בסביבות מחקריות, והפחיתו את ההצתות המופעלות על ידי טיפות בכ־70 אחוז בניסויים מבוקרים.

סטנדרטים מרכזיים לבדיקת התנגדות לאש של לוחות פוליקרבונט ברחבי העולם

ASTM E84‏/UL 723 לעומת EN 13501-1: הבדלים בהפרשת להבה, עישון וסיווג

התקנים ASTM E84 (הידוע גם כ-UL 723) ו-EN 13501-1 מייצגים למעשה גישות שונות למדי להערכת בטיחות אש. ב-ASTM E84 מבצעים מה שנקרא 'מבחן מנהרה', אשר מעניק חומרים ציונים המצביעים על קצב התפשטות שלהבות (מדד התפשטות שלהבות – Flame Spread Index) ועל כמות העשן שנוצרת (מדד פיתוח העשן – Smoke Development Index). החומרים נחלקים לאחר מכן לשלושה סיווגים: כיתה A אם מדד התפשטות שלהבות (FSI) שלהם הוא 25 או נמוך יותר, כיתה B אם הוא בין 26 ל-75, וכיתה C אם הוא בין 76 ל-200. לעומת זאת, התקן EN 13501-1 נוקט בגישה רחבה יותר ובודק מספר גורמים, כולל דירוגי דליקות מ-A עד F, רמות פליטת עשן המסומנות כ-s1 עד s3, וכן את הימצאות טיפות בערות באש, אשר מסומנות כ-d0, d1 או d2. בשל הדרישות החמורות יותר בנוגע לפליטת עשן ולטיפות בערות באש, אנו לעיתים קרובות רואים מצבים שבהם לוחות פוליקרבונט זהים מקבלים דירוג כיתה A במבחני ASTM E84, אך מגיעים רק לדירוג אירופאי (Euroclass) C לפי תקני EN 13501-1. הבדלים אלו מאלצים חברות הפועלות באופן גלובלי להתאים את تركיבי המוצרים שלהן בהתאם לשוק אליו הן יעדו.

דירוגי דליקות UL 94 והרלוונטיות המעשית שלהם ללוחות פוליקרבונט

תקנים של ASTM ו-EN מטפלים ברוב התחומים הקשורים לקוד הבנייה, אך כשמדובר באופן שבו חומרים בפועל דואגים להצית אש – כאן נכנס לתמונה תקן UL 94. תקן זה בוחן האם החומרים יפיצו את האש באופן עצמאי, מה שחשוב מאוד במקרי חירום שבהם יש לעצור את התפשטות האש באופן מקומי. הבדיקה כוללת השלכת דגימות אנכית ואופקית לתוך להבה, ולאחר מכן מעניקות להן דירוגים כגון V-0, שפירושו שהלהבה נכבה תוך 10 שניות; או V-1/V-2, המאפשרים זמן בעירה ארוך יותר, וכן הדירוג HB לבעירה אופקית. ללוחות פוליקרבונט המשמשים למשל בתיבות חשמל, בפנים קרונות רכבת ובכיסוי מגן לציוד, נדרש בדרך כלל הדירוג הגבוה ביותר לפי UL 94, כלומר V-0. גם עובי החומר מהווה גורם מכריע: לדוגמה, לוח דק של 3 מ"מ עלול לקבל רק דירוג V-2, בעוד שהכפלה של העובי ל-6 מ"מ עשויה להשיג את הדירוג המבוקש V-0. לפיכך, על מהנדסים לשקול בקפידה את עובי החומר בעת תכנון מוצרים למקומות שבהם בטיחות מאפיית היא קריטית.

השגת עמידה בדרישות: דרגת התאימה לאירופה Euroclass B-s1,d0 ודרישות קוד הבנייה של ארצות הברית ללוחות פוליקרבונט

פענוח התקן EN 13501-1: למה הדרגה B-s1,d0 היא הסטנדרט המוביל ליישומים באירופה

תקן ה-EN 13501-1 מסדר חומרי בניין על סמך שלושה גורמים עיקריים: התגובה שלהם לחשיפה ללהבה (מדורג מ-A עד F), כמות העשן שהם פולטים (מדורג s1 עד s3), והאם הם משחררים חלקיקים דליקים (מדורג d0 עד d2). עבור לוחות פוליקרבונט, הדירוג הגבוה ביותר שמתאים מבחינה כלכלית ליישומים בעולם האמיתי הוא Euroclass B-s1,d0. כלומר, החומר חייב להפגין התפשטות מינימלית של להבות (דירוג כיתה B), לפלוט עשן זעום מאוד (סיווג s1) ולא לשחרר כלל טיפות דליקות (d0). תקנות האיחוד האירופי לגבי מוצרים לבנייה דורשות בפועל את הסיווג הזה לאזורים מסוימים, כגון יציאות חירום, מרכזי תחבורה, מבנים חינוכיים, מוסדות רפואיים ומרחבים אחרים בהם מתכנסים אנשים רבים. פוליקרבונט נמצא לעיתים קרובות בשימוש באזורים אלו ברכיבים כגון לוחות גג, מחיצות בין חללים וחלונות בטיחות.

פרק 26 של IBC, NFPA 701 ותאימות פרק 8 לשימוש פנימי וחיצוני בארצות הברית

האם משהו עומד בתקנות הבנייה של ארצות הברית תלוי באמת במיקום שבו הוא משמש ובמגזר המרחבי שאנו מדברים עליו. עיינו בפרק 26 של קוד הבנייה הבינלאומי (International Building Code), שקובע באופן בסיסי שכל המשטחים הפנימיים חייבים לעבור את ניסוי ה-ASTM E84. בדרך כלל, קירות ותקרות חייבים להשיג דירוג כיתה A, עם מדד התפשטות להבה מתחת ל-25. כאשר אנו מגיעים למשטחים החיצוניים הגדולים, כגון קירות מסך (curtain walls) או גגות אצטדיונים, המצב משתנה. בשלב זה נכנס לתוקף הסטנדרט NFPA 701, המבדיל את היכולת של החומרים להתנגד להצתה. עובדה זו חשובה במיוחד בחומרים שמכילים יותר מ-22% שטח פתוח בעיצוב. מבנים גבוהים יוצרים אתגר שונה לחלוטין: לפי פרק 8 של קוד הבנייה הבינלאומי (IBC), כל החומרים חייבים להיות לא דליקים. לפיכך, אם מישהו מעוניין להשתמש בפוליקרבונט בבניינים מסוג זה, עליו או לשלבו בתוך מערכת שנבחנה כראוי, או למצוא דרך אחרת לעקוף את התקנות, תוך שמירה על עמידה בכל הדרישות התקניות. עם זאת, לאחר שהכול עומד בסטנדרטים הללו, לוחות פוליקרבונט יכולים לפעול ביעילות רבה מאוד במקומות כגון אטריות של מרכזי קניות, טרמינלים בתחנות רכבת ומערכות זכוכית עצומות לאורך קו הגובה של הערים, תוך שמירה על בטיחות האנשים מפני סיכונים של שריפה.

שאלות נפוצות

מה נקודת ההמסה של לוחות פוליקרבונט?

לוחות פוליקרבונט מתחילים להתרכך בקרוב ל-300 מעלות צלזיוס (כ-572 פרנהייט).

האם פוליקרבונט מייצר עשן מסוכן בעת בעירה?

פוליקרבונט מייצר כמות זעירה מאוד של עשן ומשחרר בעיקר פחמן דו-חמצני ואדי מים, בניגוד לפלסטיות אחרות שעשויות לשחרר גזים מזיקים.

איך מתפקד פוליקרבונט במבחני דלקות?

פוליקרבונט לעתים קרובות עומד בדרישות סטנדרטים גבוהים כגון ASTM E84 מחלקה א', Euroclass B-s1,d0 ו-UL 94 V-0, בהתאם לדרישות היישום.