Come scegliere il materiale del nucleo per i pannelli per ambienti controllati

In settori come quello biofarmaceutico, della produzione di semiconduttori e della lavorazione alimentare, i pannelli per cleanroom costituiscono la base per la realizzazione di ambienti controllati. Le prestazioni di pannelli per ambienti puliti , quali resistenza al fuoco, resistenza meccanica, isolamento termico e resistenza alla corrosione, dipendono interamente dal materiale del nucleo interno. Di fronte a una vasta gamma di opzioni disponibili sul mercato per il materiale del nucleo, quale rappresenta la soluzione ottimale per il vostro progetto? In questo articolo, Glostar Manufacturer illustrerà le nozioni fondamentali relative ai sei principali materiali utilizzati per il nucleo dei pannelli per cleanroom.

Che cos’è il materiale del nucleo di un pannello per ambienti controllati?

I pannelli per ambienti controllati (noti anche come lastre per ambienti controllati) sono materiali da costruzione costituiti da un pannello realizzato con materiali quali acciaio preverniciato o acciaio inossidabile e da un materiale interno di anima. Il materiale dell’anima non solo fornisce supporto strutturale, ma determina anche le prestazioni del locale controllato in termini di isolamento termico, fonoisolamento, resistenza al fuoco e resistenza alla pressione. Confronto approfondito dei sei principali materiali per l’anima dei pannelli per ambienti controllati

1. Materiale d’anima in lana di roccia

– Un classico pioniere della resistenza al fuoco, la lana di roccia è attualmente il materiale più diffuso nell’ingegneria degli ambienti controllati.

a. Definizione: I prodotti in lana di roccia sono realizzati partendo da basalto di alta qualità, dolomite e altre materie prime. Dopo essere stati fusi a una temperatura elevata superiore ai 1450 ℃, vengono centrifugati in fibre mediante una centrifuga internazionale avanzata a quattro assi. Contemporaneamente, viene spruzzata una certa quantità di legante, olio antigoccia e agente idrorepellente. Le fibre vengono quindi raccolte da una macchina raccoglitrice di fibre e, dopo essere state disposte in modo tridimensionale mediante il metodo a pendolo, vengono sottoposte a polimerizzazione e tagliate per ottenere prodotti in lana di roccia di diverse specifiche e destinazioni d’uso.

b. Flusso del processo produttivo: Alimentazione — Fusione (1450 ℃) — Formazione delle fibre — Applicazione del legante — Raccolta delle fibre — Disposizione a pendolo — Piegatura — Polimerizzazione — Raffreddamento — Taglio — Imballaggio

c. Indicatori prestazionali:

Scostamento della densità: Lo scostamento ammissibile della densità della lana di roccia indica la fascia di variazione consentita per la densità dei prodotti in lana di roccia. La lana di roccia è un materiale da costruzione comunemente utilizzato per l’isolamento acustico e termico; la sua densità influisce direttamente sull’efficacia dell’isolamento acustico e termico. Secondo le norme nazionali, lo scostamento ammissibile della densità della lana di roccia è pari a ±10%.

La lana di roccia idrofobica ottiene il suo effetto non assorbente modificando la tensione superficiale della lana di roccia tradizionale, riducendo così la forza di interazione tra quest’ultima e l’acqua.

1. Eccellente resistenza all’acqua: la lana di roccia idrofobica non assorbe acqua, garantendo una resistenza all’acqua duratura.

2. Maggiore resistenza alla corrosione: dopo la modifica, la lana di roccia idrofobica risulta più uniforme e compatta, mostrando una resistenza alla corrosione superiore e una maggiore durata nel tempo.

Classe di reazione al fuoco:

Classe A: materiali da costruzione non combustibili;

Classe B1: materiali da costruzione ignifughi, autoestinguenti una volta allontanati dalla sorgente di calore oppure che si spengono entro 10 secondi;

Classe B2: materiali da costruzione combustibili, nei quali l’incendio non si propaga ulteriormente dopo l’accensione e i materiali gocciolanti non infiammano la carta filtro;

Classe B3: materiali da costruzione infiammabili, che si accendono facilmente e per i quali l’incendio tende ad ampliarsi progressivamente. La facilità di combustione varia a seconda della classe.

Proprietà meccaniche:

d. Vantaggi:

Elevata resistenza: La lana minerale strutturale presenta di per sé eccellenti prestazioni strutturali. Combinata con giunti speciali che richiedono il fissaggio soltanto alle due estremità, i pannelli a semplice campata possono raggiungere una lunghezza di 12 m, riducendo in modo significativo la quantità di materiale strutturale necessario e abbassando i costi complessivi.

Elevata resistenza al fuoco: La lana minerale strutturale non infiammabile, abbinata a un design dei giunti particolarmente denso, consente di realizzare pannelli con un limite di resistenza al fuoco fino a 4 ore, in grado di ostacolare la propagazione di calore e fiamme.

Elevato punto di infiammabilità: La lana di roccia strutturale è un materiale non infiammabile con un punto di fusione di 1000 ℃ e possiede un’eccellente resistenza al fuoco.

e. Applicazioni: Controsoffitti e pareti divisorie in fabbriche farmaceutiche, laboratori e altri ambienti con requisiti estremamente severi di resistenza al fuoco.

2. Lana di vetro

– Esperto dell’isolamento leggero: Realizzata in fibra di vetro, è più leggera della lana di roccia.

Definizione: I pannelli in lana di vetro sono materiali a forma di lastra costituiti da fibre di vetro ultrafini con aggiunta di leganti resinosi, induriti sotto pressione e calore. Sulla superficie può essere applicata una lamina di alluminio. Vengono utilizzati come materiali isolanti per tetti e per l’assorbimento acustico, nonché per l’isolamento edilizio.

Processo di Produzione: Vari minerali, tra cui vetro frantumato, borace, sabbia silicea, feldspato, calcare, dolomite e carbonato di sodio.

Proprietà della lana di vetro: Assorbimento acustico e riduzione del rumore: bloccano efficacemente la propagazione del suono.

La lana di vetro presenta pori e vuoti microscopici. Quando le onde sonore colpiscono la lana di vetro, possono penetrare attraverso questi pori, provocando la vibrazione delle molecole d'aria. La resistenza viscosa dell'aria e le collisioni tra le molecole d'aria e le pareti dei pori convertono l'energia sonora in energia termica, che viene quindi dissipata. Quando dietro la lana di vetro è presente uno strato d'aria, l'effetto fonoassorbente è simile a quello ottenuto senza tale strato, ma con lo stesso spessore. In particolare, per le lastre di lana di vetro dotate di uno strato d'aria, le prestazioni fonoassorbenti alle frequenze medie-basse sono significativamente migliorate rispetto a una superficie rigida. Il coefficiente di assorbimento acustico aumenta all'aumentare dello spessore dello strato d'aria. Le lastre di lana di vetro vengono utilizzate in diversi materiali fonoassorbenti, tra cui assorbitori spaziali e pannelli fonoassorbenti compositi forati. Il processo privo di scorie non danneggia la struttura e la continuità delle fibre. Questo materiale possiede eccellenti proprietà fonoassorbenti e antirumore.

Come si può vedere dalla tabella, i suoi prodotti presentano bassa densità, bassa conducibilità termica, elevato coefficiente di assorbimento acustico, ampio intervallo di temperatura di esercizio e vantano inoltre le caratteristiche di essere non infiammabili, resistenti al gelo, resistenti agli insetti e chimicamente stabili.

Applicazione: Cleanroom a grande campata con elevate esigenze di portanza.

3. Pannello in ossido di magnesio

– Un rappresentante di resistenza estremamente elevata, pannello per cleanroom in ossido di magnesio è spesso indicato come "rete in ossido di magnesio" o "pannello artigianale in ossido di magnesio a doppio strato."

Definizione: La lastra in ossido di magnesio (comunemente nota come lastra in ossido di magnesio) è un materiale cementizio al magnesio stabile, ottenuto da un sistema ternario costituito da ossido di magnesio, cloruro di magnesio e acqua, mediante formulazione e aggiunta di modificatori. Si tratta di un nuovo tipo di materiale decorativo non infiammabile, rinforzato con rete di fibra di vetro a media alcalinità e caricato con materiali leggeri come riempitivi.

Caratteristiche: Elevata durezza Mohs, eccellente planarità.

Vantaggi: Capacità portante estremamente elevata, non si deforma sotto la pressione del passaggio pedonale, completamente non infiammabile.

Applicazioni: Soffitti per percorsi pedonali in ambienti puliti elettronici.

4. Pannello in roccia di silice

– Un equilibrio tra resistenza al fuoco e idrorepellenza: Pannello per ambienti puliti in roccia silicea è un nuovo tipo di materiale ecocompatibile emerso negli ultimi anni.

Definizione: La lana di roccia è una lastra rigida in plastica espansa ecologica ed energeticamente efficiente, ottenuta per estrusione di una schiuma a celle chiuse continue, mediante un processo che prevede il riscaldamento e la miscelazione della resina di polistirene con polimeri e l'iniezione di un catalizzatore. La sua struttura interna è costituita da bolle d'aria indipendenti e chiuse. Si tratta di un materiale isolante termico dalle eccellenti caratteristiche, quali elevata resistenza alla compressione, basso assorbimento d'acqua, resistenza all'umidità, tenuta all'aria, leggerezza, resistenza alla corrosione, resistenza all'invecchiamento e bassa conducibilità termica. È un materiale isolante termico di alta qualità comunemente utilizzato nel settore delle costruzioni. Le sue principali materie prime sono silice, ossisolfato di magnesio e particelle di polistirene. Grazie a una tecnologia avanzata vengono create delle porosità chiuse all'interno della sospensione, seguite da un processo di indurimento per produrre una lastra ignifuga e isolante termicamente.

Caratteristiche: Realizzata principalmente con minerali inorganici, struttura a celle chiuse.

Vantaggi: Resistenza al fuoco di classe A e non assorbente, risolvendo il problema del degrado delle prestazioni dopo l'assorbimento di umidità della lana di roccia.

Applicazioni: Progetti di purificazione in ambienti ad alta umidità.

Specifiche comuni: 80K-3000*565*50

5. Carta a nido d’ape

– La carta a nido d’ape è ottenuta lavorando la carta kraft in una struttura esagonale regolare, ispirata al principio della struttura naturale del nido d’ape. Si tratta di un nuovo tipo di materiale ecocompatibile ed energeticamente efficiente a struttura sandwich, realizzato incollando carta ondulata di base in innumerevoli esagoni regolari tridimensionali cavi per formare un componente portante integrale — il nucleo di carta — cui vengono quindi incollati i fogli di rivestimento su entrambi i lati. È economica e presenta un’elevata planarità, ma la sua classe di reazione al fuoco è generalmente solo B1.

6. Nido d’ape in alluminio

– Realizzata interamente in alluminio, ritardante di fiamma di classe A.

Caratteristiche: Leggera, ad alta resistenza, impermeabile, ignifuga, fonoisolante, ad alta planarità, ad alta resistenza agli urti, resistente alla corrosione;

Applicazioni: Elettronica ad alta precisione, camere bianche per l'aerospaziale, industria edile, industria del mobile, industria dei trasporti, ecc.

Specifiche comuni: Spessore della lamiera di alluminio: 0,04 mm; diametro dell'apertura: 20 mm; lunghezza del lato: 12 mm; altezza: 18,5/43,5/38,5/48,5 mm

Processo di fabbricazione: La materia prima per i nuclei in alluminio a nido d'ape è la lamiera di alluminio. Lamiera di alluminio → stampa mediante macchina rivestitrice → taglio → impilamento in blocchi → pressatura a caldo della lamiera di alluminio → blocchi a nido d'ape. I blocchi a nido d'ape possono essere tagliati in strisce, il cui spessore dipende dalle esigenze del cliente. Se necessario, le strisce possono anche essere stirate per ottenere blocchi espansi.

Elenco dei materiali per il nucleo dei pannelli per ambienti controllati

Quando si seleziona pannelli per ambienti puliti questi tre parametri tecnici devono essere presi in considerazione: densità, resistenza adesiva e tecnologia di sigillatura dei bordi. Non esiste un «materiale nucleo migliore» per i pannelli per camere bianche, ma solo quello «più adatto». Per le fabbriche farmaceutiche, la lana di roccia ignifuga è lo standard; per le fabbriche di elettronica di precisione, i nuclei in alluminio a nido d'ape o le lastre in ossido di magnesio risultano più vantaggiosi.