Ricerca sulla resistenza alla fiamma dei materiali automobilistici e tendenze applicative delle fibre ignifughe nei veicoli.

Ricerca sulla resistenza alla fiamma dei materiali automobilistici e tendenze applicative delle fibre ignifughe nei veicoli.

Con il rapido sviluppo dell'industria automobilistica, le automobili, utilizzate per gli spostamenti quotidiani o il trasporto di merci, sono diventate strumenti indispensabili nella vita delle persone. Se da un lato le automobili offrono comodità, dall'altro comportano anche rischi per la sicurezza, come incidenti stradali e autocombustione. A causa dello spazio ristretto e dei materiali interni infiammabili, una volta che scoppia un incendio in un veicolo, è spesso difficile da domare, mettendo in pericolo la vita e i beni dei passeggeri. Pertanto, la sicurezza antincendio nei veicoli dovrebbe essere una priorità per gli utenti.

Le cause degli incendi dei veicoli possono essere generalmente classificate in:
(1) Fattori relativi al veicolo, inclusi guasti elettrici, perdite di carburante e attrito meccanico causato da modifiche, installazioni o manutenzione improprie.
(2) Fattori esterni, come collisioni, ribaltamenti, incendi dolosi o fonti di accensione non sorvegliate.

I veicoli a energia nuova, dotati di batterie ad alta densità energetica, sono particolarmente soggetti a incendi dovuti a cortocircuiti causati da collisioni, forature, instabilità termica dovuta ad alte temperature o corrente eccessiva durante la ricarica rapida.

01 Ricerca sulla resistenza alla fiamma dei materiali automobilistici

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

Innanzitutto, 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 di ritardanti di fiamma.

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

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

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

I materiali per gli interni delle automobili possono essere suddivisi in tre categorie principali:

1. Materiali a base di fibre (ad esempio, sedili, tappeti, cinture di sicurezza): i più utilizzati e 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 trovandosi in prossimità dei passeggeri, rappresentano un rischio significativo in caso di incendio. Inoltre, alcuni componenti del veicolo, come batterie e motori, sono situati vicino a materiali tessili, aumentando la probabilità di propagazione delle fiamme. Pertanto, studiare la resistenza alla fiamma dei materiali degli interni automobilistici è fondamentale per ritardare la combustione e offrire ai passeggeri un tempo di fuga maggiore.

02 Classificazione delle fibre ignifughe

Nel settore tessile industriale, i tessuti per autoveicoli occupano una quota significativa. Un'autovettura media contiene circa 20-40 kg di materiali per gli interni, la maggior parte dei quali sono tessuti, tra cui rivestimenti dei sedili, cuscini, cinture di sicurezza e poggiatesta. Questi materiali sono strettamente correlati alla sicurezza di conducenti e passeggeri, pertanto è fondamentale che possiedano proprietà ignifughe per rallentare la propagazione delle fiamme e aumentare il tempo di evacuazione.

Fibre ignifugheSi definiscono fibre infiammabili quelle che non si incendiano 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 possiedono gruppi ignifughi incorporati 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 carbonio residuo. Alcuni esempi includono:

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

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

1. Fibre ignifughe modificate
   Queste fibre acquisiscono proprietà ignifughe grazie ad 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 di compositi, l'innesto e la post-finitura.

03 Applicazioni di fibre ignifughe ad alte prestazioni nella protezione automobilistica

I materiali ignifughi per il settore 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 le autovetture).

Inoltre, si devono considerare i seguenti aspetti:

• Bassa densità del 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 dimostrano che ogni automobile utilizza dai 20 ai 42 m² di materiali tessili, il che indica un enorme potenziale di crescita nel settore tessile automobilistico. Questi tessuti sono classificati in tipologie funzionali e decorative, con una crescente enfasi sulla funzionalità, in particolare sulla resistenza alla fiamma, a causa di esigenze di sicurezza.

I tessuti ignifughi ad alte prestazioni sono utilizzati in:

• Coprisedili
• Pannelli delle porte
• corde per pneumatici
• Airbag
• Rivestimenti per tetti
• Materiali insonorizzanti e isolanti

I tessuti non tessuti realizzati in poliestere, fibra di carbonio, polipropilene e fibra di vetro trovano ampio impiego anche negli interni delle automobili.

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