Investigación sobre la resistencia al fuego de los materiales automotrices y tendencias de aplicación de fibras ignífugas en vehículos

Investigación sobre la resistencia al fuego de los materiales automotrices y tendencias de aplicación de fibras ignífugas en vehículos

Con el rápido desarrollo de la industria automotriz, los automóviles, utilizados para desplazarse o transportar mercancías, se han convertido en herramientas indispensables en la vida de las personas. Si bien los automóviles ofrecen comodidad, también presentan riesgos de seguridad, como accidentes de tráfico y combustión espontánea. Debido al espacio reducido y a los materiales inflamables del interior, una vez que se produce un incendio en un vehículo, suele ser difícil de controlar, poniendo en peligro la vida y la propiedad de los pasajeros. Por lo tanto, la seguridad contra incendios en los vehículos debe ser una preocupación fundamental para los usuarios.

Las causas de los incendios de vehículos generalmente se pueden clasificar en:
(1) Factores relacionados con el vehículo, incluidas fallas eléctricas, fugas de combustible y fricción mecánica causadas por modificaciones, instalaciones o mantenimiento inadecuados.
(2) Factores externos, como colisiones, vuelcos, incendios provocados o fuentes de ignición desatendidas.

Los vehículos de nueva energía, equipados con baterías de alta densidad energética, son especialmente propensos a sufrir incendios debido a cortocircuitos provocados por colisiones, pinchazos, descontrol térmico por altas temperaturas o corriente excesiva durante la carga rápida.

01 Investigación sobre la resistencia al fuego de los materiales automotrices

El estudio de los materiales ignífugos comenzó a finales del siglo XIX en Estados Unidos. Con los avances tecnológicos de los últimos años, ha surgido una nueva demanda de investigación sobre la ignifugación de los materiales para interiores de automóviles, principalmente en las siguientes áreas:

En primer lugar, la investigación teórica sobre retardantes de llama. En los últimos años, los investigadores en China han puesto gran énfasis en el estudio de los mecanismos de combustión de diversas fibras y plásticos, así como en la aplicación de retardantes de llama.

En segundo lugar, el desarrollo de materiales ignífugos. Actualmente, se están desarrollando numerosos tipos de materiales ignífugos. A nivel internacional, materiales como el PPS, la fibra de carbono y la fibra de vidrio se han aplicado con éxito en diversas industrias.

En tercer lugar, la investigación sobre tejidos ignífugos. Estos tejidos son fáciles de producir y altamente eficientes. Si bien los tejidos de algodón ignífugos ya están bien desarrollados, la investigación sobre otros textiles ignífugos sigue siendo limitada en China.

En cuarto lugar, las reglamentaciones y los métodos de ensayo para materiales retardantes de llama.

Los materiales para el interior de los automóviles se pueden clasificar en tres categorías generales:

1. Materiales a base de fibra (por ejemplo, asientos, alfombras, cinturones de seguridad): los más utilizados y los que están en contacto directo con los pasajeros.
2. Materiales a base de plástico.
3. Materiales a base de caucho.

Los materiales a base de fibra, al ser altamente inflamables y estar muy cerca de los pasajeros, presentan riesgos significativos en caso de incendio. Además, algunos componentes del vehículo, como baterías y motores, se encuentran cerca de materiales textiles, lo que aumenta la probabilidad de propagación del fuego. Por lo tanto, estudiar la resistencia al fuego de los materiales del interior de los automóviles es crucial para retrasar la combustión y proporcionar más tiempo de escape a los pasajeros.

02 Clasificación de fibras ignífugas

En las aplicaciones textiles industriales, los textiles para automoción ocupan un lugar destacado. Un automóvil promedio contiene aproximadamente entre 20 y 40 kg de materiales interiores, la mayoría de los cuales son textiles, incluyendo fundas de asientos, cojines, cinturones de seguridad y reposacabezas. Estos materiales están estrechamente relacionados con la seguridad de conductores y pasajeros, por lo que requieren propiedades ignífugas para ralentizar la propagación de las llamas y aumentar el tiempo de escape.

Fibras retardantes de llamaSe definen como fibras que no se encienden o queman de forma incompleta al entrar en contacto con una fuente de fuego, produciendo llamas mínimas y autoextinguiéndose rápidamente una vez que se retira la fuente de fuego. El Índice de Oxígeno Limitante (ILO) se utiliza comúnmente para medir la inflamabilidad; un ILO superior al 21 % indica baja inflamabilidad.

Las fibras retardantes de llama se dividen en dos categorías:

1. Fibras inherentemente ignífugas
   Estas fibras poseen grupos retardantes de llama integrados en sus cadenas poliméricas, lo que mejora la estabilidad térmica, aumenta las temperaturas de descomposición, suprime la generación de gases inflamables y promueve la formación de carbonilla. Algunos ejemplos incluyen:

• Fibras de aramida (por ejemplo, para-aramida, meta-aramida)
• Fibras de poliimida (por ejemplo, Kermel, P84)
• fibras de sulfuro de polifenileno (PPS)
• Fibras de polibenzimidazol (PBI)
• Fibras de melamina (por ejemplo, Basofil)

Las fibras de meta-aramida, polisulfonamida, poliimida y PPS ya se han producido en masa en China.

1. Fibras retardantes de llama modificadas
   Estas fibras adquieren resistencia al fuego mediante aditivos o tratamientos superficiales, entre ellos:

• poliéster ignífugo
• Nailon ignífugo
• Viscosa ignífuga
• Polipropileno retardante de llama

Los métodos de modificación incluyen copolimerización, mezcla, hilado compuesto, injerto y posacabado.

03 Aplicaciones de fibras ignífugas de alto rendimiento en la protección automotriz

Los materiales ignífugos para automóviles deben cumplir requisitos específicos debido a las limitaciones de espacio. A diferencia de otras aplicaciones, estos materiales deben resistir la ignición o presentar velocidades de combustión controladas (p. ej., ≤70 mm/min para vehículos de pasajeros).

Además, las consideraciones incluyen:

• Baja densidad de humo y mínimas emisiones de gases tóxicos.para garantizar la seguridad de los pasajeros.
• Propiedades antiestáticaspara evitar incendios provocados por acumulación de vapor o polvo de combustible.

Las estadísticas muestran que cada automóvil utiliza entre 20 y 42 m² de materiales textiles, lo que indica un gran potencial de crecimiento en el sector textil automotriz. Estos textiles se clasifican en funcionales y decorativos, con un énfasis creciente en la funcionalidad, en particular la resistencia al fuego, debido a las preocupaciones de seguridad.

Los textiles ignífugos de alto rendimiento se utilizan en:

• Fundas de asiento
• Paneles de puerta
• Cuerdas para neumáticos
• Bolsas de aire
• Revestimientos de techo
• Materiales de insonorización y aislamiento

Los tejidos no tejidos hechos de poliéster, fibra de carbono, polipropileno y fibra de vidrio también se aplican ampliamente en interiores de automóviles.

Promover interiores de automóviles ignífugos no solo mejora la seguridad de los pasajeros, sino que también contribuye al bienestar social.