کاربرد سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی

سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی

سازه فلزی در برابر نیروهای فشاری و کششی مقاومت چشمگیری دارد، اما وقتی دمای فولاد به حدود 550 °C برسد، ظرفیت باربری‌اش به کمتر از نیمی از مقدار اولیه سقوط می‌کند. همین مسئله ضرورت استفاده از پوشش‌های ضدحریق را توجیه می‌کند. در دهه‌های اخیر، جایگزینی بایندرهای آلی پر VOC با سیلیکات‌های قلیایی، به‌ویژه سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی، توجه بسیاری را جلب کرده است. چرا؟ چون این ترکیب معدنی علاوه بر مقاومت حرارتی استثنایی، پیوند شیمیایی ناگسستنی با بستر فلزی ایجاد می‌کند و در برابر UV، رطوبت و شوک حرارتی هم پایدار است. در این مقاله، قدم‌به‌قدم شما را با تمام جنبه‌های فنی، اقتصادی و اجرایی سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی آشنا می‌کنیم.

---

چرا پوشش ضدحریق سازه فلزی حیاتی است؟

• افت سریع مقاومت فولاد: افزایش دما به 600 °C منجر به افت 60 ٪ی مقاومت تسلیم می‌شود.

• الزامات مقررات ملی ساختمان: مبحث سوم مقررات ایران استفاده از پوشش یا عایق ضدحریق را برای سازه‌های خاص الزامی کرده است.

• حفظ زمان تخلیه و عملیات آتش‌نشانی: پوشش باید حداقل 60 تا 120 دقیقه مقاومت حریق فراهم کند.

در چنین سناریویی، سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی نقش کلیدی ایفا می‌کند؛ زیرا شبکه معدنی متخلخلش گرما را دیر منتقل کرده و در دمای بالا به فاز سرامیکی پایدار تبدیل می‌شود.

---

شیمی و عملکرد سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی

ساختار پایه

سیلیکات پتاسیم محلولی از زنجیره‌های -Si-O-Si- با یون‌های +K است که در pH ≈ 11–12 پایدار می‌ماند. هنگام خشک شدن روی سطح فلز، آب تبخیر می‌شود و یک لایه شیشه‌ای–سرامیکی تشکیل می‌گردد.

مکانیسم‌های مقاومتی

1. واکنش انتومسنت معدنی: در دمای 250–300 °C، آب بلورین و برخی افزودنی‌های آلومینوسیلیکاتی آزاد شده و لایه فومی عایق ایجاد می‌کند.

2. تشکیل مولایت و کریستوبالیت: در دماهای بالاتر، سیلیکا با اکسیژن واکنش داده و فازهای سرامیکی با هدایت گرمایی بسیار پایین تشکیل می‌دهد.

3. چسبندگی یونی به بستر: یون K⁺ پیوندهای اکسیدی را تقویت کرده و مانع پوسته شدن لایه می‌شود؛ بنابراین سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی حتی پس از شوک‌های حرارتی متوالی ترک برنمی‌دارد.

---

مقایسه بایندرها: چرا سیلیکات پتاسیم؟

همان‌طور که جدول نشان می‌دهد، سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی توازن ایده‌آلی بین عملکرد حرارتی و هزینه ارائه می‌دهد.

---

فرمولاسیون یک پوشش ضدحریق بر پایه سیلیکات پتاسیم

ترکیبات اصلی

• بایندر: سیلیکات پتاسیم مایع ریشیو 2.4 (K₂O/SiO₂)

• پرکننده‌های مقاوم حرارت: میکا، پرلیت منبسط، wollastonite

• فیبر: الیاف شیشه یا سرامیک جهت بهبود انسجام لایه

• افزودنی‌های تنظیم ویسکوزیته: اترسلولز یا پلی‌اکریلات

• پیگمنت سرامیکی: اکسید آهن مقاوم UV

نسبت اختلاط پیشنهادی

این ترکیب باعث می‌شود لایه در دمای 950 °C کمتر از 5 W/m·K رسانایی داشته باشد. عبارت کلیدی سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی در اینجا اهمیت دوچندان پیدا می‌کند؛ چراکه بایندر علاوه بر چسبندگی، بخش اعظم مقاومت حرارتی را فراهم می‌کند.

---

مراحل اجرایی اعمال سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی

1. آماده‌سازی سطح: سندبلاست Sa 2½ یا حداقل ST 3؛ چربی‌زدایی کامل.

2. پرایمر مینرال: پرایمر زینک‌سیلیکات با 80 ٪ روی خالص؛ سازگاری کامل با بایندر قلیایی.

3. اعمال لایه میانی: ویسکوزیته 2000–3000 cP، اسپری بدون هوا، ضخامت تر 800 µm در هر پاس.

4. درمان مرطوب: اسپری ملایم آب مقطر بعد از 30 دقیقه جهت ژل بهتر (مهم در کاربرد سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی).

5. درای‌کیور: 24 ساعت در 25 °C؛ سپس پخت نهایی 150 °C برای 2 ساعت.

6. آزمون چسبندگی: Pull-off حداقل 3 MPa.

7. آزمون حریق: کوره ISO 834؛ حفظ دمای فلز زیر 400 °C تا 120 دقیقه.

---

چالش‌ها و راهکارهای مهندسی

• حساسیت به CO₂ محیط: استفاده از پرایمر روی سیلیکات مانع کربناته شدن اولیه می‌شود.

• پودرشدگی سطحی: افزودن 1–2 ٪ پلی‌سیلان آلی عملکرد لیسه‌خوری را بهبود می‌دهد.

• شرایط اجرا در هوای بسیار خشک: مه‌پاشی ریزآب برای جلوگیری از ترک مویی.
  به بیان دیگر، با درک دقیق شرایط محیط و اصلاح فرمولاسیون، می‌توان عمر مفید سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی را به بیش از 25 سال رساند.

---

استانداردهای کلیدی ارزیابی

• ISO 834 / EN 1363 (آزمون منحنی زمان–دما)

• UL 1709 (آتش هیدروکربنی)

• ASTM E605 (اندازه‌گیری ضخامت خشک)

• ASTM E736 (پایداری در لرزش)
  میزان عبور سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی از این آزمون‌ها، شاخص کیفی مهم برای پروژه‌های نفت و گاز است.

---

تحلیل اقتصادی و زیست‌محیطی

• هزینه ماده: هر لیتر سیلیکات پتاسیم مایع ریشیو 2.4 ≈ 1.9 € (درب کارخانه) iransilicate.com

• مصرف در سازه 1000 m²: حدود 2200 L معادل 4180 €.

• مقایسه با اپوکسی انتومسنت: صرفه‌جویی حدود 35 ٪ در هزینه ماده و حذف حلال‌های خطرناک.

• ارزش افزوده زیست‌محیطی: VOC ≈ 0، کاهش 2 t انتشار CO₂ برای هر 1000 L نسبت به پوشش حلال‌باز.

در نتیجه، انتخاب سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی نه‌تنها اقتصادی، بلکه همسو با سیاست‌های محیط‌ زیستی است.

---

آینده‌پژوهی: نانو‌سیلیکات‌ها و پوشش‌های هیبریدی

با افزودن ذرات SiO₂ نانومتری (20–40 nm) و هالوسیت، می‌توان چقرمگی و مقاومت ضربه‌ای را تا 50 ٪ بالا برد. همچنین تحقیقات بر پوشش‌های هیبریدی سیلیکات–ارگانوسیلیکون نشان داده که در آنها پیوند سیلوکسانی بخش آلی با شبکه معدنی ادغام می‌شود؛ این یعنی نسل آینده سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی حتی می‌تواند خودترمیم‌گر باشد.

---

قیمت و خرید سیلیکات پتاسیم مایع

اگر به‌دنبال یک سیلیکات پتاسیم کاملاً سازگار با فرمولاسیون ضدحریق هستید، **«سیلیکات پتاسیم مایع ریشیو 2.4»**‌ِ گروه صنایع سیلیکات ایران انتخابی بی‌رقیب است؛ چون:

• ویسکوزیته یکنواخت؛ پمپ‌پذیری آسان.

• مقاومت حرارتی ثبت‌شده تا 1150 °C.

• تحویل سریع در مخزن IBC یا تانکر بالک.

برای دریافت آنالیز و قیمت روز، همین حالا روی لینک محصول کلیک کنید و با واحد فروش تماس بگیرید. iransilicate.com

---

جمع‌بندی

در این راهنما دیدیم که سیلیکات پتاسیم در پوشش ضدحریق سازه فلزی چگونه با ایجاد شبکه سرامیکی نفوذناپذیر، فولاد را در بحرانی‌ترین دماها محافظت می‌کند. مزایایی مانند VOC صفر، چسبندگی بالا و هزینه مناسب باعث شده این بایندر به گزینه اول بسیاری از پروژه‌های صنعتی تبدیل شود. با رعایت اصول فرمولاسیون و اجرای دقیق، می‌توان دوام پوشش را به چند دهه رساند و الزامات سخت‌گیرانه استانداردهای بین‌المللی را پاس کرد.

---

پرسش‌های متداول

۱) حداقل ضخامت خشک لازم برای محافظت 2 ساعته چیست؟
معمولاً 2.5 تا 3 mm، اما به پروفیل فولاد و چگالی پوشش بستگی دارد.

۲) آیا سیلیکات پتاسیم موجب خوردگی گالوانیک می‌شود؟
خیر؛ pH بالا از خوردگی یکنواخت جلوگیری کرده و با پرایمر روی سیلیکات سازگاری کامل دارد.

۳) می‌توان این پوشش را روی فولاد گالوانیزه اجرا کرد؟
بله، ولی سطح باید با اسیدملایم یا سندبلاست سبک فعال شود تا چسبندگی بایندر افزایش یابد.

۴) زمان کارپذیری مخلوط پس از افزودن پرکننده چقدر است؟
بسته به دمای محیط 2 تا 4 ساعت؛ افزودن 0.1 ٪ ضدکف سیلیکونی زمان کارپذیری را بیشتر می‌کند.

۵) آیا امکان رنگ‌آمیزی روی لایه سیلیکاتی وجود دارد؟
پس از کیور کامل، می‌توان رنگ‌های معدنی پایه آب را به‌عنوان لایه تزیینی اعمال کرد بدون آن‌که عملکرد حریق مختل شود.