A-10 تجهيزات خاصة مقاومة للحريق لنقل السكك الحديدية

لصاقة ألياف كربونية مقاومة للهب: ضمان مزدوج للسلامة من الحرائق والأداء الهيكلي في مجال النقل بالسكك الحديدية

في مجال تصنيع معدات النقل بالسكك الحديدية، تُعد سلامة المواد من حيث الحماية من الحرائق مهمة بقدر خصائصها الميكانيكية الهيكلية. وتستخدم هذه اللصاقة المقاومة للهب نظام راتنجات الإيبوكسي المعدلة كنظام راتنج أساسي، مقترنةً براتنجات مقاومة للهب خالية من الهالوجين وعامل علاج كامن، وتغطي أشكالًا شائعة مثل لصاقة الألياف الكربونية أحادية الاتجاه ولصاقة نسيج الألياف الكربونية. وهي لا تلبي فقط أعلى متطلبات الحماية من الحرائق وفقًا للمعيارَين DIN 5510 وEU EN45545 HL3 الخاصَين بالنقل بالسكك الحديدية، بل توفر أيضًا حلاً ماديًا يجمع بين مزايا الحماية الأمنية والخفة الوزنية لهياكل أجسام القطارات والمكونات الداخلية للقطارات المتصلة بالمدن، والقطارات فائقة السرعة، وقطارات الأنفاق، مما يسد الفجوة في استخدام اللصاقات الكربونية التقليدية في السيناريوهات التي تتطلب مقاومة عالية للهب

الميزة الأساسية: التوازن بين السلامة من الحرائق والأداء الهيكلي وقابلية التكيف مع العمليات

1. أعلى مستوى من الشهادات المتعلقة بالحماية من الحرائق، ويُشكّل خط دفاع متينًا لأمان النقل بالسكك الحديدية

باعتباره مادة بادئ مقاومة للحريق تم تطويرها خصيصًا لسيناريوهات النقل بالسكك الحديدية، فإن المنتج يستوفي المعايير الأعلى في الصناعة من حيث أداء مقاومة الحريق. يعتمد نظام الراتنج على تركيبة ثلاثية مكوّنة من "راتنج إيبوكسي معدل + راتنج مقاوم للحريق خالٍ من الهالوجين + عامل علاج كامن"، وتمنع الصيغة الخالية من الهالوجين انبعاث الغازات السامة والدخان المسبب للتآكل أثناء الاحتراق من المصدر، مما يلبّي المتطلبات الأساسية المتعلقة بسلامة الأفراد في نظم النقل بالسكك الحديدية؛ كما تضمن عوامل العلاج الكامنة استقرار البادئ خلال التخزين والمعالجة، وتفعّل العلاج بسرعة فقط عند درجات حرارة محددة دون التأثير على فعالية مكونات مقاومة الحريق.

وفقًا لاختبارات موثوقة، فإن مادة الكربون المدعمة المقاومة للهب تفي تمامًا بمحوري المعايير الدولية الرائدة في مجال الحماية من الحرائق: أولاً، المعيار الألماني DIN5510، الذي يحقق مستويات S4 (كثافة دخان منخفضة جدًا)، وSR2 (سُمية دخان منخفضة جدًا)، وST2 (انتشار بطيء لللهب) في مؤشرات رئيسية مثل كثافة الدخان ومعدل إطلاق الحرارة وسرعة انتشار اللهب؛ والمتطلب الثاني هو مستوى الاتحاد الأوروبي EN45545 HL3، والذي يمكنه تحمل الاحتراق بلهب عالي الحرارة لأكثر من 20 دقيقة، ويظل يحتفظ بقوة هيكلية معينة بعد الاشتعال، مما يوفر وقتًا قيمًا لإخلاء الطوارئ في حالات حرائق القطارات. مقارنةً بمادة الكربون المدعمة العادية، تحسّنت خصائص مقاومة اللهب بنسبة تزيد عن 100٪، ما يحل تمامًا مشكلة قابلية الاشتعال العالية والدخان الناتج عن احتراق المواد التقليدية من ألياف الكربون. وهي مناسبة للأجزاء الرئيسية مثل هيكل جسم وسائل النقل بالسكك الحديدية، وإطار المقعد، والحاجز الداخلي، وغيرها.

2. تغطية منتجات متعددة الأشكال، مُعدّة لتلبية المتطلبات الهيكلية المعقدة لنقل السكك الحديدية

• تشمل عائلة المنتجات شكلين أساسيين: مزيج ألياف الكربون أحادي الاتجاه ومزيج نسيج ألياف الكربون، ويمكن اختيارهما بشكل مرن وفقًا للمتطلبات الهيكلية لمكونات مختلفة في نقل السكك الحديدية، لتحقيق سهولة التصميم بـ"مادة واحدة لأغراض متعددة".
• مادة لاصقة ألياف كربونية أحادية الاتجاه: يعتمد ترتيبًا أحادي الاتجاه لألياف الكربون عالية الاستقامة، مع اتساق في اتجاه الألياف يزيد عن 99%، ويتميز بخصائص ميكانيكية محورية ممتازة. وهو مناسب للمكونات الإنشائية مثل جدران جسم القطار الجانبية وعوارض الأرضية العرضية التي تحتاج إلى تحمل أحمال طولية، حيث يمكنه تحسين مقاومة الشد والانحناء للمكونات مع خفة الوزن، ويمكنه تقليل الوزن بنسبة 30% - 40% مقارنةً بالمواد المعدنية التقليدية
• مزيج نسيج ألياف الكربون المسبق التشرب: استنادًا إلى نسيج السداسي، ونسيج التويل، وهياكل القماش الأخرى، يتمتع هذا المنتج بخصائص ممتازة من حيث التماثل في المستوى، ومقاومة أعلى للتأثير والقص. يمكن استخدامه في مكونات مثل إطارات مقاعد القطارات، واللوحات الزينة الداخلية، وحوامل الأمتعة، وغيرها. ولا يضمن السلامة فحسب من خلال خصائصه المقاومة للهب، بل يعزز أيضًا الجماليات الداخلية من خلال أنسجة القماش

يمكن استخدام كلا الشكلين من الراتنجات الأولية المقاومة للهب بشكل منفصل أو بالدمج مع بعضهما البعض لتكوين طبقات. على سبيل المثال، يمكن اعتماد تصميم مركب في هيكل المركبة يتكون من "راتنج أولي أحادي الاتجاه + راتنج أولي نسيجي"، بحيث يُستخدم المادة أحادية الاتجاه في الاتجاه الطولي لتعزيز القوة، وتُستخدم المادة المنسوجة موضعياً لتحسين مقاومة التأثير، مما يحقق توازناً بين أداء الهيكل ومتطلبات سيناريو الاستخدام.

3. خصائص ميكانيكية ممتازة، توازن بين خفة الوزن والاستقرار الهيكلي

باعتباره مادة أولية من ألياف الكربون عالية الأداء، فإن المنتج لا يُضحّي بالمزايا الميكانيكية لألياف الكربون نفسها إلى جانب خصائصه المانعة للاشتعال. ومن خلال تحسين عملية الربط بين الراتنج وألياف الكربون، يمكن للراتنج أن يتغلغل بشكل موحد داخل حزمة الألياف، وتقليل الفقاعات والعُيوب في واجهة الالتقاء، وبالتالي الاستفادة القصوى من الخواص الميكانيكية للمادة المركبة. وبعد الاختبار، تبين أن المادة المركبة المحضرة من هذه المادة الأولية المقاومة للحريق تمتلك مقاومة شد تزيد عن 1800 ميجا باسكال عند درجة 0°، ومعامل شد يتجاوز 120 جيجا باسكال عند درجة 0°، ومقاومة انحناء تزيد عن 1500 ميجا باسكال. حتى في بيئات التشغيل المعقدة مثل ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة في نظم النقل بالسكك الحديدية، تظل نسبة الحفاظ على الخواص الميكانيكية تصل إلى أكثر من 85%. مقارنةً بمواد المعادن المقاومة للحريق التقليدية (مثل سبائك الألومنيوم المقاومة للحريق)، يمكن تقليل وزن المنتج بنسبة 40% - 50% مع الحفاظ على نفس قوة الهيكل، مما يقلل مباشرة من استهلاك الطاقة الإجمالي وضغط التحميل على السكك، وهو ما يتماشى مع الاتجاه التنموي المتمثل في "التحفيف والترشيد في استهلاك الطاقة" في نظم النقل بالسكك الحديدية.

في الوقت نفسه، يتم التحكم بدقة في كثافة المنتج بحيث لا تقل عن 5٪ لضمان توزيع متجانس للألياف في المادة المشربة، وتجنب الضعف في الخواص الميكانيكية الناتج عن انخفاض محتوى الألياف في بعض المناطق المحلية، وضمان استقرار الهيكل للقطار أثناء التشغيل الطويل الأمد، وتقليل تكاليف الصيانة.

4. مرونة التكيف مع العمليات لتلبية احتياجات الإنتاج الواسع النطاق للنقل بالسكك الحديدية

استجابةً لخصائص إنتاج مكونات النقل بالسكك الحديدية "التي تتميز بمواصفات متعددة وبكميات كبيرة"، فإن هذه المادة المشربة المقاومة للحريق المصنوعة من ألياف الكربون تمتلك قدرة عالية على التكيف مع العمليات، ويمكنها العمل مع عمليتين رئيسيتين شائعتين هما صب القوالب بالضغط الساخن والتشكيل بالضغط. كما أن نطاق درجة حرارة التصلب واسع، يتراوح بين 100 إلى 160 ℃. وبالتالي يمكن للشركات تعديل معايير العملية بشكل مرن وفقًا لمتطلبات المعدات والمكونات الحالية، دون الحاجة إلى إجراء تعديلات إضافية على المعدات، مما يقلل من عوائق الإنتاج.

• القولبة بالضغط الساخن: مناسب للمكونات الهيكلية الكبيرة والمعقدة (مثل الجدار الجانبي الكامل لهيكل القطار)، حيث يتم علاج المادة المسبقة التشرب بالكامل من خلال التحكم الموحد في الضغط ودرجة الحرارة في خزان التدفئة. تتميز الأجزاء المصهوبة بنعومة سطح عالية، وبأعداد قليلة من العيوب الداخلية وخصائص ميكانيكية مستقرة، مما يمكنها من تلبية المتطلبات العالية المزدوجة المتعلقة بالمظهر الخارجي والهيكل لهيكل القطار.
• التشكيل بالضغط: مناسب للمكونات القياسية الصغيرة والمتوسطة الحجم (مثل إطارات المقاعد واللوحات الداخلية)، ويتميز بكفاءة صب عالية، ودورة إنتاج قصيرة، ويمكن التحكم في وقت الإنتاج لنمط واحد ضمن 30 دقيقة. وهو مناسب لإيقاع الإنتاج الواسع النطاق للنقل السككي، ويمكن لعملية صب الضغط التحكم بدقة في الدقة الأبعادية للمكونات، مما يقلل من خطوات المعالجة اللاحقة.

بالإضافة إلى ذلك، تتمتع المواد المشربة مسبقًا باستقرار ممتاز أثناء التخزين ويمكن تخزينها لأكثر من 6 أشهر في بيئة منخفضة الحرارة عند -18 ℃. وبعد إخراجها، يمكن وضعها مباشرة في الإنتاج دون الحاجة إلى إعادة تسخين لفترة طويلة، مما يقلل من وقت الانتظار في الإنتاج ويعزز الكفاءة.

5. تصميم متميز، لبناء مزايا تنافسية في السوق

من بين منتجات الشريط المضاد للاشتعال من نفس الفئة، يُرتكز المنتج في بناء ميزته التنافسية الأساسية على "انخفاض التكرار + التخصيص العالي". من ناحية، يتم إجراء تصميم تمييزي من حيث صيغة الراتنج واختيار الألياف ومتغيرات العملية — على سبيل المثال، تتم إضافة مكونات فريدة مضادة للشيخوخة إلى نظام الراتنج، ما يتيح تمديد عمر المنتجات في بيئة التعرض الطويل للشمس والتغيرات المستمرة في درجات الحرارة والرطوبة في وسائل النقل بالسكك الحديدية إلى أكثر من 15 عامًا، وهو ما يفوق بكثير العمر المتوسط للمنتجات المماثلة البالغ 10 سنوات؛ ومن ناحية أخرى، يمكن توفير خدمات مخصصة وفقًا لمتطلبات العملاء، مثل تعديل مستويات مقاومة اللهب (تُخصص حسب الحاجة من EN45545 HL1 إلى HL3)، وتحسين درجات حرارة التصلب (مُعدّة لتتناسب مع نطاقات درجات الحرارة المختلفة للأجهزة)، وتعديل كثافة سطح الألياف (تغطي بشكل كامل النطاق من 100 غرام/م² إلى 600 غرام/م²)، لتلبية الاحتياجات الشخصية لمختلف مكونات وسائل النقل بالسكك الحديدية (من الأجزاء الهيكلية إلى الأجزاء الداخلية)، وبالتالي تفادي الضغوط السوقية الناتجة عن المنافسة المتجانسة.