Ricerca sulla resistenza alla fiamma dei materiali automobilistici e tendenze applicative delle fibre ritardanti di fiamma nei veicoli

Ricerca sulla resistenza alla fiamma dei materiali automobilistici e tendenze applicative delle fibre ritardanti di fiamma nei veicoli

Con il rapido sviluppo dell'industria automobilistica, le automobili, utilizzate per gli spostamenti o il trasporto di merci, sono diventate strumenti indispensabili nella vita delle persone. Sebbene le automobili offrano comodità, presentano anche rischi per la sicurezza, come incidenti stradali e combustione spontanea. A causa dello spazio ristretto e dei materiali interni infiammabili, una volta che scoppia un incendio in un veicolo, è spesso difficile da controllare, mettendo a repentaglio la vita e le proprietà dei passeggeri. Pertanto, la sicurezza antincendio nei veicoli dovrebbe essere una delle principali preoccupazioni degli utenti.

Le cause degli incendi dei veicoli possono essere generalmente classificate in:
(1) Fattori correlati al veicolo, tra cui guasti elettrici, perdite di carburante e attrito meccanico causati da modifiche, installazioni o manutenzioni improprie.
(2) Fattori esterni, quali collisioni, ribaltamenti, incendi dolosi o fonti di accensione incustodite.

I veicoli alimentati da nuove energie, dotati di batterie ad alta densità energetica, sono particolarmente soggetti a incendi dovuti a cortocircuiti causati da collisioni, forature, sbalzi termici dovuti ad alte temperature o corrente eccessiva durante la ricarica rapida.

01 Ricerca sulla resistenza al fuoco dei materiali automobilistici

Lo studio dei materiali ignifughi è iniziato negli Stati Uniti alla fine del XIX secolo. Con i progressi tecnologici degli ultimi anni, sono emerse nuove esigenze di ricerca sulla resistenza al fuoco dei materiali per interni automobilistici, principalmente nei seguenti ambiti:

In primo luogo, la ricerca teorica sulla resistenza alla fiamma. Negli ultimi anni, i ricercatori in Cina hanno posto grande enfasi sullo studio dei meccanismi di combustione di varie fibre e materie plastiche, nonché sull'applicazione dei ritardanti di fiamma.

In secondo luogo, lo sviluppo di materiali ignifughi. Attualmente, sono in fase di sviluppo molti tipi di materiali ignifughi. A livello internazionale, materiali come PPS, fibra di carbonio e fibra di vetro sono stati applicati con successo in diversi settori.

In terzo luogo, la ricerca sui tessuti ignifughi. I tessuti ignifughi sono facili da produrre e altamente efficienti. Mentre i tessuti ignifughi in cotone sono già ben sviluppati, la ricerca su altri tessuti ignifughi in Cina è ancora limitata.

In quarto luogo, le normative e i metodi di prova per i materiali ignifughi.

I materiali per interni automobilistici possono essere ampiamente classificati in tre categorie:

1. Materiali a base di fibre (ad esempio sedili, tappeti, cinture di sicurezza): sono i più utilizzati e sono a diretto contatto con i passeggeri.
2. Materiali a base di plastica.
3. Materiali a base di gomma.

I materiali a base di fibre, essendo altamente infiammabili e in prossimità dei passeggeri, presentano rischi significativi in ​​caso di incendio. Inoltre, alcuni componenti del veicolo, come batterie e motori, si trovano vicino a materiali tessili, aumentando la probabilità di propagazione dell'incendio. Pertanto, studiare la resistenza al fuoco dei materiali interni degli autoveicoli è fondamentale per ritardare la combustione e garantire più tempo di fuga ai passeggeri.

02 Classificazione delle fibre ignifughe

Nelle applicazioni tessili industriali, i tessuti per autoveicoli occupano una quota significativa. Un'autovettura media contiene circa 20-40 kg di materiali per interni, la maggior parte dei quali sono tessili, inclusi rivestimenti dei sedili, cuscini, cinture di sicurezza e poggiatesta. Questi materiali sono strettamente correlati alla sicurezza di conducenti e passeggeri, e necessitano di proprietà ignifughe per rallentare la propagazione delle fiamme e aumentare il tempo di fuga.

Fibre ignifugheSono definite come fibre che non si accendono o bruciano in modo incompleto a contatto con una fonte di fuoco, producendo fiamme minime e autoestinguendosi rapidamente una volta rimossa la fonte di fuoco. L'indice limite di ossigeno (LOI) è comunemente utilizzato per misurare l'infiammabilità, con un LOI superiore al 21% che indica una bassa infiammabilità.

Le fibre ignifughe si dividono in due categorie:

1. Fibre intrinsecamente ignifughe
   Queste fibre contengono gruppi ritardanti di fiamma integrati nelle loro catene polimeriche, che migliorano la stabilità termica, aumentano le temperature di decomposizione, sopprimono la generazione di gas infiammabili e favoriscono la formazione di carbonizzazione. Alcuni esempi includono:

• Fibre aramidiche (ad esempio, para-aramidiche, meta-aramidiche)
• Fibre di poliimmide (ad esempio, Kermel, P84)
• Fibre di polifenilene solfuro (PPS)
• Fibre di polibenzimidazolo (PBI)
• Fibre di melammina (ad esempio, Basofil)

In Cina sono già state prodotte in serie fibre di meta-aramide, polisulfonammide, poliimmide e PPS.

1. Fibre ritardanti di fiamma modificate
   Queste fibre acquisiscono proprietà ignifughe tramite additivi o trattamenti superficiali, tra cui:

• poliestere ignifugo
• Nylon ignifugo
• Viscosa ignifuga
• polipropilene ignifugo

I metodi di modifica includono la copolimerizzazione, la miscelazione, la filatura composita, l'innesto e la post-finitura.

03 Applicazioni di fibre ignifughe ad alte prestazioni nella protezione automobilistica

I materiali ignifughi per uso automobilistico devono soddisfare requisiti specifici a causa dei vincoli di spazio. A differenza di altre applicazioni, questi materiali devono resistere all'accensione o presentare velocità di combustione controllate (ad esempio, ≤70 mm/min per i veicoli passeggeri).

Inoltre, le considerazioni includono:

• Bassa densità di fumo ed emissioni minime di gas tossiciper garantire la sicurezza dei passeggeri.
• Proprietà antistaticheper prevenire incendi causati da vapori di carburante o accumulo di polvere.

Le statistiche mostrano che ogni auto utilizza dai 20 ai 42 m² di materiali tessili, il che indica un vasto potenziale di crescita per i tessuti per autoveicoli. Questi tessuti sono classificati in funzionali e decorativi, con un'enfasi crescente sulla funzionalità, in particolare sulla resistenza al fuoco, per motivi di sicurezza.

I tessuti ignifughi ad alte prestazioni vengono utilizzati in:

• Coprisedili
• Pannelli delle porte
• corde per pneumatici
• Airbag
• Rivestimenti del tetto
• Materiali fonoassorbenti e isolanti

Anche i tessuti non tessuti realizzati in poliestere, fibra di carbonio, polipropilene e fibra di vetro trovano ampia applicazione negli interni delle automobili.

Promuovere interni automobilistici ignifughi non solo migliora la sicurezza dei passeggeri, ma contribuisce anche al benessere della società.