بحث حول مقاومة اللهب في مواد السيارات واتجاهات استخدام الألياف المقاومة للهب في المركبات

بحث حول مقاومة اللهب في مواد السيارات 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 ما توفره السيارات من راحة، إلا أنها تشكل مخاطر على السلامة، مثل حوادث المرور والاشتعال التلقائي. ونظرًا لضيق المساحة الداخلية ووجود مواد قابلة للاشتعال، يصعب السيطرة على الحريق في حال اندلاعه داخل السيارة، مما يعرض حياة وممتلكات الركاب للخطر. لذا، 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، وتسربات الوقود، والاحتكاك الميكانيكي الناجم عن التعديلات أو التركيبات أو الصيانة غير السليمة.
(2) العوامل الخارجية، مثل التصادمات، والانقلابات، والحرق العمد، أو مصادر الاشتعال غير المراقبة.

تُعد المركبات التي تعمل بالطاقة الجديدة، والمجهزة ببطاريات طاقة عالية الكثافة، عرضة بشكل خاص للحرائق بسبب الدوائر القصيرة الناتجة عن التصادمات أو الثقوب أو الهروب الحراري من درجات الحرارة العالية أو التيار الزائد أثناء الشحن السريع.

1- بحث حول مقاومة اللهب في مواد السيارات

بدأت دراسة المواد المقاومة للهب في أواخر القرن التاسع عشر في الولايات المتحدة. ومع التطورات التكنولوجية في السنوات الأخيرة، ظهرت حاجة متزايدة لإجراء بحوث حول مقاومة اللهب في مواد تنجيد السيارات الداخلية، لا سيما في المجالات التالية:

أولاً، البحث النظري حول مثبطات اللهب. في السنوات الأخيرة، أولى الباحثون في الصين اهتماماً كبيراً بدراسة آليات احتراق مختلف الألياف والبلاستيك، فضلاً عن تطبيق مثبطات اللهب.

ثانيًا، تطوير مواد مقاومة للهب. حاليًا، هناك أنواع عديدة من المواد المقاومة للهب قيد التطوير. وعلى الصعيد الدولي، تم تطبيق مواد مثل البولي فينيل سلفيد، وألياف الكربون، والألياف الزجاجية بنجاح في مختلف الصناعات.

ثالثًا، البحث في الأقمشة المقاومة للهب. تتميز هذه الأقمشة بسهولة إنتاجها وكفاءتها العالية. ورغم التطور الكبير الذي شهدته أقمشة القطن المقاومة للهب، إلا أن الأبحاث المتعلقة بأنواع المنسوجات الأخرى المقاومة للهب لا تزال محدودة في الصين.

رابعاً، اللوائح وطرق الاختبار الخاصة بالمواد المقاومة للهب.

يمكن تصنيف مواد السيارات الداخلية بشكل عام إلى ثلاث فئات:

1. المواد القائمة على الألياف (مثل المقاعد والسجاد وأحزمة الأمان) - وهي الأكثر استخدامًا والتي تتصل مباشرة بالركاب.
2. مواد مصنوعة من البلاستيك.
3. مواد مصنوعة من المطاط.

تُشكل المواد المصنوعة من الألياف، نظرًا لقابليتها العالية للاشتعال وقربها من الركاب، مخاطر كبيرة في حالة نشوب حريق. إضافةً إلى ذلك، تقع بعض مكونات المركبة، مثل البطاريات والمحركات، بالقرب من المواد النسيجية، مما يزيد من احتمالية انتشار الحريق. لذا، تُعد دراسة مقاومة مواد تنجيد السيارات للهب أمرًا بالغ الأهمية لتأخير الاحتراق وتوفير وقت أطول للركاب للهروب.

02 تصنيف الألياف المقاومة للهب

في تطبيقات المنسوجات الصناعية، تحتل منسوجات السيارات حصة كبيرة. تحتوي سيارة الركاب العادية على ما يقارب 20-40 كيلوغرامًا من المواد الداخلية، معظمها من المنسوجات، بما في ذلك أغطية المقاعد والوسائد وأحزمة الأمان ومساند الرأس. ترتبط هذه المواد ارتباطًا وثيقًا بسلامة السائقين والركاب، مما يستلزم خصائص مقاومة للهب لإبطاء انتشاره وزيادة وقت الهروب.

ألياف مقاومة للهبتُعرَّف الألياف القابلة للاشتعال بأنها ألياف لا تشتعل أو تحترق احتراقًا جزئيًا عند ملامستها لمصدر النار، مُنتجةً لهبًا ضئيلًا وتنطفئ ذاتيًا بسرعة بمجرد إزالة مصدر النار. ويُستخدم مؤشر الأكسجين المحدود (LOI) عادةً لقياس قابلية الاشتعال، حيث يشير مؤشر LOI الذي يزيد عن 21% إلى انخفاض قابلية الاشتعال.

تنقسم الألياف المقاومة للهب إلى فئتين:

1. ألياف مقاومة للهب بطبيعتها
   تحتوي هذه الألياف على مجموعات مثبطة للهب مدمجة في سلاسلها البوليمرية، مما يعزز استقرارها الحراري، ويرفع درجات حرارة تحللها، ويقلل من انبعاث الغازات القابلة للاشتعال، ويعزز تكوين الفحم. ومن الأمثلة على ذلك:

• ألياف الأراميد (مثل: بارا-أراميد، ميتا-أراميد)
• ألياف البوليميد (مثل كيرميل، P84)
• ألياف كبريتيد البوليفينيلين (PPS)
• ألياف بولي بنزيميدازول (PBI)
• ألياف الميلامين (مثل باسوفيل)

تم بالفعل إنتاج ألياف الميتا-أراميد، والبوليسلفوناميد، والبولي إيميد، وPPS بكميات كبيرة في الصين.

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

• بوليستر مقاوم للهب
• نايلون مقاوم للهب
• فيسكوز مقاوم للاشتعال
• بولي بروبيلين مقاوم للهب

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

3. تطبيقات الألياف المقاومة للهب عالية الأداء في حماية السيارات

يجب أن تستوفي المواد المقاومة للهب المستخدمة في صناعة السيارات متطلبات محددة نظراً لمحدودية المساحة. وعلى عكس التطبيقات الأخرى، يجب أن تقاوم هذه المواد الاشتعال أو أن تُظهر معدلات احتراق مضبوطة (على سبيل المثال، ≤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 تراكم أبخرة الوقود أو الغبار.

تشير الإحصائيات إلى أن كل سيارة تستخدم ما بين 20 و42 مترًا مربعًا من المواد النسيجية، مما يدل على إمكانات نمو هائلة في صناعة المنسوجات المستخدمة في السيارات. تُصنف هذه المنسوجات إلى نوعين: وظيفي وزخرفي، مع التركيز المتزايد على الجانب الوظيفي - وخاصة مقاومة اللهب - نظرًا لاعتبارات السلامة.

تُستخدم المنسوجات المقاومة للهب عالية الأداء في:

• أغطية المقاعد
• ألواح الأبواب
• أسلاك الإطارات
• الوسائد الهوائية
• بطانات الأسقف
• مواد عازلة للصوت والحرارة

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

إن الترويج للتصميمات الداخلية المقاومة للهب في السيارات لا يعزز سلامة الركاب فحسب، بل يساهم أيضاً في رفاهية المجتمع.