Pesquisa sobre a resistência à chama de materiais automotivos e tendências de aplicação de fibras retardantes de chama em veículos.

Pesquisa sobre a resistência à chama de materiais automotivos e tendências de aplicação de fibras retardantes de chama em veículos.

Com o rápido desenvolvimento da indústria automotiva, os carros — usados ​​para deslocamentos diários ou transporte de mercadorias — tornaram-se ferramentas indispensáveis ​​na vida das pessoas. Embora os automóveis proporcionem conveniência, também representam riscos à segurança, como acidentes de trânsito e combustão espontânea. Devido ao espaço confinado e aos materiais inflamáveis ​​presentes no interior, uma vez iniciado um incêndio em um veículo, ele costuma ser difícil de controlar, colocando em risco a vida e os bens dos passageiros. Portanto, a segurança contra incêndio em veículos deve ser uma preocupação primordial para os usuários.

As causas de incêndios em veículos podem ser geralmente categorizadas em:
(1) Fatores relacionados ao veículo, incluindo falhas elétricas, vazamentos de combustível e atrito mecânico causados ​​por modificações, instalações ou manutenção inadequadas.
(2) Fatores externos, como colisões, capotamentos, incêndio criminoso ou fontes de ignição não supervisionadas.

Os veículos de novas energias, equipados com baterias de alta densidade energética, são particularmente suscetíveis a incêndios devido a curtos-circuitos causados ​​por colisões, perfurações, fuga térmica devido a altas temperaturas ou corrente excessiva durante o carregamento rápido.

01 Pesquisa sobre a resistência à chama de materiais automotivos

O estudo de materiais retardantes de chamas começou no final do século XIX nos Estados Unidos. Com os avanços tecnológicos dos últimos anos, surgiram novas demandas por pesquisas sobre a resistência à chama de materiais para interiores automotivos, principalmente nas seguintes áreas:

Em primeiro lugar, a pesquisa teórica sobre retardância à chama. Nos últimos anos, pesquisadores na China têm dado grande ênfase ao estudo dos mecanismos de combustão de diversas fibras e plásticos, bem como à aplicação de retardantes de chama.

Em segundo lugar, o desenvolvimento de materiais retardantes de chama. Atualmente, existem muitos tipos de materiais retardantes de chama em desenvolvimento. Internacionalmente, materiais como PPS, fibra de carbono e fibra de vidro têm sido aplicados com sucesso em diversos setores industriais.

Em terceiro lugar, a pesquisa sobre tecidos retardantes de chamas. Os tecidos retardantes de chamas são fáceis de produzir e altamente eficientes. Embora os tecidos de algodão retardantes de chamas já estejam bem desenvolvidos, a pesquisa sobre outros têxteis retardantes de chamas ainda é limitada na China.

Quarto, regulamentações e métodos de teste para materiais retardantes de chama.

Os materiais para interiores de automóveis podem ser classificados em três categorias principais:

1. Materiais à base de fibras (ex.: assentos, carpetes, cintos de segurança) — os mais utilizados e que estão em contato direto com os passageiros.
2. Materiais à base de plástico.
3. Materiais à base de borracha.

Materiais à base de fibras, por serem altamente inflamáveis ​​e estarem em contato próximo com os passageiros, representam riscos significativos em caso de incêndio. Além disso, alguns componentes de veículos, como baterias e motores, estão localizados perto de materiais têxteis, aumentando a probabilidade de propagação do fogo. Portanto, o estudo da resistência ao fogo de materiais internos de automóveis é crucial para retardar a combustão e proporcionar mais tempo de evacuação aos passageiros.

02 Classificação de fibras retardantes de chama

Em aplicações têxteis industriais, os têxteis automotivos ocupam uma parcela significativa. Um carro de passeio comum contém aproximadamente 20 a 40 kg de materiais internos, a maioria dos quais são têxteis, incluindo capas de assento, almofadas, cintos de segurança e encostos de cabeça. Esses materiais estão intimamente ligados à segurança de motoristas e passageiros, exigindo propriedades retardantes de chamas para diminuir a propagação do fogo e aumentar o tempo de evacuação.

fibras retardantes de chamasSão definidas como fibras que não se inflamam ou queimam de forma incompleta ao entrarem em contato com uma fonte de ignição, produzindo chamas mínimas e se autoextinguindo rapidamente assim que a fonte de ignição é removida. O Índice Limite de Oxigênio (LOI) é comumente usado para medir a inflamabilidade, sendo que um LOI acima de 21% indica baixa inflamabilidade.

As fibras retardantes de chamas dividem-se em duas categorias:

1. Fibras inerentemente retardantes de chamas
   Essas fibras possuem grupos retardantes de chama incorporados em suas cadeias poliméricas, aumentando a estabilidade térmica, elevando as temperaturas de decomposição, suprimindo a geração de gases inflamáveis ​​e promovendo a formação de carvão. Exemplos incluem:

• Fibras de aramida (ex.: para-aramida, meta-aramida)
• Fibras de poliimida (ex.: Kermel, P84)
• Fibras de sulfeto de polifenileno (PPS)
• Fibras de polibenzimidazol (PBI)
• Fibras de melamina (ex.: Basofil)

Fibras de meta-aramida, polissulfonamida, poliimida e PPS já são produzidas em massa na China.

1. Fibras retardantes de chama modificadas
   Essas fibras adquirem propriedades retardantes de chama por meio de aditivos ou tratamentos de superfície, incluindo:

• poliéster retardante de chamas
• náilon retardante de chamas
• viscose retardante de chamas
• polipropileno retardante de chamas

Os métodos de modificação incluem copolimerização, mistura, fiação de compósitos, enxertia e acabamento posterior.

03 Aplicações de fibras retardantes de chama de alto desempenho na proteção automotiva

Os materiais retardantes de chamas para uso automotivo devem atender a requisitos específicos devido às restrições de espaço. Ao contrário de outras aplicações, esses materiais devem resistir à ignição ou apresentar taxas de queima controladas (por exemplo, ≤70 mm/min para veículos de passageiros).

Além disso, é preciso levar em consideração os seguintes aspectos:

• Baixa densidade de fumaça e emissões mínimas de gases tóxicos.Para garantir a segurança dos passageiros.
• Propriedades antiestáticasPara prevenir incêndios causados ​​pelo acúmulo de vapores ou poeira de combustível.

Estatísticas mostram que cada carro utiliza de 20 a 42 m² de materiais têxteis, indicando um vasto potencial de crescimento no setor têxtil automotivo. Esses têxteis são categorizados em tipos funcionais e decorativos, com ênfase crescente na funcionalidade — particularmente na resistência à chama — devido a preocupações com a segurança.

Os têxteis retardantes de chamas de alto desempenho são utilizados em:

• Capas para assento
• Painéis de porta
• cordas de pneus
• Airbags
• Revestimentos de telhado
• Materiais de isolamento acústico e térmico

Tecidos não tecidos feitos de poliéster, fibra de carbono, polipropileno e fibra de vidro também são amplamente utilizados em interiores automotivos.

Promover interiores automotivos com materiais retardantes de chamas não só aumenta a segurança dos passageiros, como também contribui para o bem-estar da sociedade.