Badania nad ognioodpornością materiałów motoryzacyjnych i trendy w stosowaniu włókien trudnopalnych w pojazdach

Badania nad ognioodpornością materiałów motoryzacyjnych i trendy w stosowaniu włókien trudnopalnych w pojazdach

Wraz z dynamicznym rozwojem przemysłu motoryzacyjnego, samochody – wykorzystywane do dojazdów do pracy lub transportu towarów – stały się niezbędnymi narzędziami w życiu ludzi. Choć samochody zapewniają wygodę, stwarzają również zagrożenia dla bezpieczeństwa, takie jak wypadki drogowe i samozapłon. Ze względu na ograniczoną przestrzeń i łatwopalne materiały we wnętrzu, pożar w pojeździe często trudno opanować, zagrażając życiu i mieniu pasażerów. Dlatego bezpieczeństwo przeciwpożarowe w pojazdach powinno być priorytetem dla użytkowników.

Przyczyny pożarów pojazdów można ogólnie podzielić na:
(1) Czynniki związane z pojazdem, w tym usterki elektryczne, wycieki paliwa i tarcie mechaniczne spowodowane niewłaściwymi modyfikacjami, instalacją lub konserwacją.
(2) Czynniki zewnętrzne, takie jak kolizje, dachowania, podpalenia lub niepilnowane źródła zapłonu.

Pojazdy napędzane nowymi źródłami energii, wyposażone w akumulatory o dużej gęstości energii, są szczególnie narażone na pożary spowodowane zwarciami spowodowanymi kolizjami, przebiciami, niekontrolowanym wzrostem temperatury lub zbyt wysokim natężeniem prądu podczas szybkiego ładowania.

01 Badania nad ognioodpornością materiałów samochodowych

Badania nad materiałami trudnopalnymi rozpoczęły się pod koniec XIX wieku w Stanach Zjednoczonych. Wraz z postępem technologicznym w ostatnich latach pojawiło się nowe zapotrzebowanie na badania nad trudnopalnością materiałów stosowanych we wnętrzach samochodowych, głównie w następujących obszarach:

Po pierwsze, badania teoretyczne nad ognioodpornością. W ostatnich latach naukowcy w Chinach kładą duży nacisk na badanie mechanizmów spalania różnych włókien i tworzyw sztucznych, a także na zastosowanie środków zmniejszających palność.

Po drugie, rozwój materiałów trudnopalnych. Obecnie opracowywanych jest wiele rodzajów materiałów trudnopalnych. Na całym świecie materiały takie jak PPS, włókno węglowe i włókno szklane z powodzeniem znalazły zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu.

Po trzecie, badania nad tkaninami trudnopalnymi. Tkaniny trudnopalne są łatwe w produkcji i bardzo wydajne. Chociaż tkaniny bawełniane trudnopalne są już dobrze rozwinięte, badania nad innymi tekstyliami trudnopalnymi w Chinach pozostają ograniczone.

Po czwarte, przepisy i metody testowania materiałów trudnopalnych.

Materiały do ​​wnętrz samochodowych można ogólnie podzielić na trzy kategorie:

1. Materiały na bazie włókien (np. siedzenia, dywaniki, pasy bezpieczeństwa) – najczęściej stosowane i mające bezpośredni kontakt z pasażerami.
2. Materiały na bazie tworzyw sztucznych.
3. Materiały na bazie gumy.

Materiały włókniste, ze względu na swoją wysoką łatwopalność i bliskie sąsiedztwo pasażerów, stanowią poważne zagrożenie w przypadku pożaru. Ponadto niektóre elementy pojazdu, takie jak akumulatory i silniki, znajdują się w pobliżu materiałów tekstylnych, co zwiększa prawdopodobieństwo rozprzestrzeniania się ognia. Dlatego badanie ognioodporności materiałów we wnętrzu samochodu ma kluczowe znaczenie dla opóźnienia spalania i zapewnienia pasażerom dłuższego czasu na ucieczkę.

02 Klasyfikacja włókien trudnopalnych

W zastosowaniach tekstyliów przemysłowych, tekstylia samochodowe zajmują znaczącą część. Przeciętny samochód osobowy zawiera około 20–40 kg materiałów wykończeniowych, z których większość stanowią tekstylia, w tym pokrowce na siedzenia, poduszki, pasy bezpieczeństwa i zagłówki. Materiały te są ściśle związane z bezpieczeństwem kierowców i pasażerów, co wymaga zastosowania środków trudnopalnych, aby spowolnić rozprzestrzenianie się płomieni i wydłużyć czas ucieczki.

Włókna trudnopalneDefiniuje się je jako włókna, które albo nie zapalają się, albo spalają się niecałkowicie w kontakcie ze źródłem ognia, wytwarzając minimalne płomienie i szybko gasząc się po usunięciu źródła ognia. Wskaźnik granicznego stężenia tlenu (LOI) jest powszechnie stosowany do pomiaru palności, a LOI powyżej 21% oznacza niską palność.

Włókna trudnopalne dzielą się na dwie kategorie:

1. Włókna z natury trudnopalne
   Włókna te posiadają wbudowane grupy zmniejszające palność w łańcuchach polimerowych, co zwiększa stabilność termiczną, podnosi temperaturę rozkładu, zapobiega powstawaniu gazów palnych i sprzyja powstawaniu zwęgleń. Przykłady obejmują:

• Włókna aramidowe (np. paraaramid, metaaramid)
• Włókna poliimidowe (np. Kermel, P84)
• Włókna z polisiarczku fenylenu (PPS)
• Włókna polibenzimidazolowe (PBI)
• Włókna melaminowe (np. Basofil)

W Chinach masowo produkuje się już włókna meta-aramidowe, polisulfonamidowe, poliimidowe i PPS.

1. Modyfikowane włókna trudnopalne
   Włókna te uzyskują trudnopalność poprzez dodatki lub obróbkę powierzchni, w tym:

• Poliester trudnopalny
• Nylon trudnopalny
• Wiskoza trudnopalna
• Polipropylen trudnopalny

Metody modyfikacji obejmują kopolimeryzację, mieszanie, przędzenie kompozytowe, szczepienie i obróbkę końcową.

03 Zastosowania wysokowydajnych włókien trudnopalnych w ochronie pojazdów

Materiały trudnopalne stosowane w motoryzacji muszą spełniać określone wymagania ze względu na ograniczenia przestrzenne. W przeciwieństwie do innych zastosowań, materiały te powinny być odporne na zapłon lub charakteryzować się kontrolowaną szybkością spalania (np. ≤70 mm/min w przypadku pojazdów osobowych).

Dodatkowo należy wziąć pod uwagę:

• Niska gęstość dymu i minimalna emisja gazów toksycznychaby zapewnić bezpieczeństwo pasażerów.
• Właściwości antystatycznew celu zapobiegania pożarom wywołanym przez opary lub pył paliwa.

Statystyki pokazują, że każdy samochód zużywa 20–42 m² materiałów tekstylnych, co wskazuje na ogromny potencjał wzrostu w branży tekstyliów samochodowych. Tekstylia te dzielą się na funkcjonalne i dekoracyjne, przy czym coraz większy nacisk kładzie się na funkcjonalność – zwłaszcza na trudnopalność – ze względu na względy bezpieczeństwa.

Wysokowydajne tekstylia trudnopalne są stosowane w:

• Pokrowce na siedzenia
• Panele drzwiowe
• Kordy oponowe
• Poduszki powietrzne
• Podsufitki
• Materiały dźwiękochłonne i izolacyjne

Materiały włókninowe wykonane z poliestru, włókna węglowego, polipropylenu i włókna szklanego są również szeroko stosowane we wnętrzach samochodów.

Promowanie ognioodpornych wnętrz samochodowych nie tylko zwiększa bezpieczeństwo pasażerów, ale także przyczynia się do dobrobytu społeczeństwa.