البحث في مقاومة مواد السيارات للهب واتجاهات استخدام الألياف المقاومة للهب في المركبات

البحث في مقاومة مواد السيارات للهب واتجاهات استخدام الألياف المقاومة للهب في المركبات

مع التطور السريع لصناعة السيارات، أصبحت السيارات، المستخدمة للتنقل أو نقل البضائع، أدوات لا غنى عنها في حياة الناس. ورغم أن السيارات توفر الراحة، إلا أنها تُشكل أيضًا مخاطر تتعلق بالسلامة، مثل حوادث المرور والاحتراق التلقائي. فبسبب ضيق المساحة والمواد الداخلية القابلة للاشتعال، غالبًا ما يصعب السيطرة على حريق داخل السيارة، مما يُعرّض حياة الركاب وممتلكاتهم للخطر. لذلك، ينبغي أن تكون السلامة من الحرائق في المركبات من أهم أولويات المستخدمين.

يمكن تصنيف أسباب حرائق المركبات بشكل عام إلى:
(1) العوامل المتعلقة بالمركبة، بما في ذلك الأعطال الكهربائية، وتسرب الوقود، والاحتكاك الميكانيكي الناجم عن التعديلات أو التركيبات أو الصيانة غير السليمة.
(2) العوامل الخارجية، مثل الاصطدامات، أو الانقلابات، أو الحرق العمد، أو مصادر الاشتعال غير المراقبة.

تكون المركبات التي تعمل بالطاقة الجديدة، والمزودة ببطاريات ذات كثافة طاقة عالية، معرضة بشكل خاص للحرائق بسبب الدوائر القصيرة الناجمة عن الاصطدامات، أو الثقوب، أو الانفلات الحراري الناتج عن درجات الحرارة المرتفعة، أو التيار الزائد أثناء الشحن السريع.

01 بحث حول مقاومة مواد السيارات للهب

بدأت دراسة المواد المقاومة للهب في أواخر القرن التاسع عشر في الولايات المتحدة. ومع التقدم التكنولوجي في السنوات الأخيرة، برزت حاجة ملحة لأبحاث مقاومة اللهب في مواد كسوة السيارات الداخلية، لا سيما في المجالات التالية:

أولاً، البحث النظري في مجال مقاومة اللهب. في السنوات الأخيرة، أولى الباحثون الصينيون اهتمامًا بالغًا لدراسة آليات احتراق مختلف أنواع الألياف والبلاستيك، بالإضافة إلى تطبيقات مقاومة اللهب.

ثانيًا، تطوير مواد مقاومة للهب. حاليًا، هناك أنواع عديدة من مواد مقاومة للهب قيد التطوير. عالميًا، طُبّقت مواد مثل البولي بروبيلين (PPS) وألياف الكربون والألياف الزجاجية بنجاح في مختلف الصناعات.

ثالثًا، البحث في الأقمشة المقاومة للهب. تتميز هذه الأقمشة بسهولة إنتاجها وكفاءتها العالية. ورغم تطور الأقمشة القطنية المقاومة للهب بشكل كبير، إلا أن البحث في المنسوجات المقاومة للهب الأخرى لا يزال محدودًا في الصين.

رابعا، القواعد وطرق الاختبار للمواد المقاومة للهب.

يمكن تصنيف مواد التصميم الداخلي للسيارات على نطاق واسع إلى ثلاث فئات:

1. المواد القائمة على الألياف (مثل المقاعد والسجاد وأحزمة الأمان) - الأكثر استخدامًا والتي تتواصل بشكل مباشر مع الركاب.
2. المواد القائمة على البلاستيك.
3. المواد القائمة على المطاط.

تُشكل المواد المصنوعة من الألياف، نظرًا لقابليتها العالية للاشتعال وقربها من الركاب، مخاطر كبيرة في حالة نشوب حريق. إضافةً إلى ذلك، توجد بعض مكونات المركبات، مثل البطاريات والمحركات، بالقرب من مواد نسيجية، مما يزيد من احتمالية انتشار الحريق. لذلك، تُعدّ دراسة مقاومة مواد التصميم الداخلي للسيارات للهب أمرًا بالغ الأهمية لتأخير الاحتراق وتوفير وقت نجاة أطول للركاب.

02 تصنيف الألياف المقاومة للهب

في تطبيقات المنسوجات الصناعية، تشغل منسوجات السيارات حصةً كبيرة. تحتوي سيارة الركاب المتوسطة على ما يقارب 20-40 كجم من المواد الداخلية، معظمها منسوجات، بما في ذلك أغطية المقاعد، والوسائد، وأحزمة الأمان، ومساند الرأس. ترتبط هذه المواد ارتباطًا وثيقًا بسلامة السائقين والركاب، مما يتطلب خصائص مقاومة للهب لإبطاء انتشار اللهب وزيادة زمن النجاة.

ألياف مقاومة للهبتُعرَّف الألياف بأنها ألياف لا تشتعل أو تحترق بشكل جزئي عند ملامستها لمصدر حريق، وتُنتج لهبًا ضئيلًا وتنطفئ ذاتيًا بسرعة بمجرد إزالة مصدر الحريق. يُستخدم مؤشر الأكسجين المُحدَّد (LOI) عادةً لقياس قابلية الاشتعال، حيث يُشير مؤشر الأكسجين المُحدَّد (LOI) الذي يزيد عن 21% إلى قابلية اشتعال منخفضة.

تنقسم الألياف المقاومة للهب إلى فئتين:

1. ألياف مقاومة للهب بطبيعتها
   تتميز هذه الألياف بمجموعات مثبطة للهب مدمجة في سلاسلها البوليمرية، مما يعزز الاستقرار الحراري، ويرفع درجات حرارة التحلل، ويكبح توليد الغازات القابلة للاشتعال، ويعزز تكوّن الفحم. ومن الأمثلة على ذلك:

• ألياف الأراميد (على سبيل المثال، بارا أراميد، ميتا أراميد)
• ألياف البولي إيميد (على سبيل المثال، Kermel، P84)
• ألياف كبريتيد البوليفينيلين (PPS)
• ألياف بولي بنزيميدازول (PBI)
• ألياف الميلامين (على سبيل المثال، Basofil)

وقد تم بالفعل إنتاج ألياف ميتا أراميد، وبولي سلفوناميد، وبولي إيميد، وPPS بكميات كبيرة في الصين.

1. ألياف مقاومة للهب معدلة
   تكتسب هذه الألياف مقاومة اللهب من خلال الإضافات أو المعالجات السطحية، بما في ذلك:

• بوليستر مقاوم للهب
• النايلون المقاوم للهب
• فيسكوز مقاوم للهب
• مادة البولي بروبيلين المقاومة للهب

تتضمن طرق التعديل البلمرة المشتركة، والمزج، والغزل المركب، والتطعيم، والتشطيب اللاحق.

03 تطبيقات الألياف المقاومة للهب عالية الأداء في حماية السيارات

يجب أن تستوفي مواد مقاومة اللهب للسيارات متطلبات محددة نظرًا لضيق المساحة. وخلافًا للتطبيقات الأخرى، يجب أن تكون هذه المواد مقاومة للاشتعال أو تتمتع بمعدلات احتراق مُتحكم بها (مثلًا، ≤ 70 مم/دقيقة لسيارات الركاب).

بالإضافة إلى ذلك، تشمل الاعتبارات ما يلي:

• كثافة دخان منخفضة وانبعاثات غازات سامة ضئيلةلضمان سلامة الركاب.
• خصائص مضادة للكهرباء الساكنةلمنع الحرائق الناجمة عن بخار الوقود أو تراكم الغبار.

تشير الإحصائيات إلى أن كل سيارة تستخدم ما بين 20 و42 مترًا مربعًا من المواد النسيجية، مما يشير إلى إمكانات نمو هائلة في مجال منسوجات السيارات. تُصنف هذه المنسوجات إلى أنواع وظيفية وزخرفية، مع التركيز المتزايد على الوظيفة - وخاصةً مقاومة اللهب - نظرًا لمخاوف السلامة.

تُستخدم المنسوجات المقاومة للهب عالية الأداء في:

• أغطية المقاعد
• ألواح الأبواب
• حبال الإطارات
• الوسائد الهوائية
• بطانات السقف
• مواد عزل الصوت والعزل

تُستخدم أيضًا الأقمشة غير المنسوجة المصنوعة من البوليستر وألياف الكربون والبولي بروبيلين والألياف الزجاجية على نطاق واسع في التصميمات الداخلية للسيارات.

إن الترويج لاستخدام مواد مقاومة للحريق في التصميمات الداخلية للسيارات لا يعزز سلامة الركاب فحسب، بل يساهم أيضًا في تعزيز الرفاهية المجتمعية.