Recherche sur la résistance au feu des matériaux automobiles et tendances d'application des fibres ignifuges dans les véhicules

Recherche sur la résistance au feu des matériaux automobiles et tendances d'application des fibres ignifuges dans les véhicules

Avec le développement rapide de l'industrie automobile, les voitures – utilisées pour les déplacements domicile-travail ou le transport de marchandises – sont devenues des outils indispensables au quotidien. Si les automobiles offrent un confort appréciable, elles présentent également des risques pour la sécurité, tels que les accidents de la route et les incendies spontanés. En raison de l'espace confiné et des matériaux inflammables présents à l'intérieur, un incendie qui se déclare dans un véhicule est souvent difficile à maîtriser, mettant en danger la vie et les biens des passagers. Par conséquent, la sécurité incendie dans les véhicules doit être une préoccupation majeure pour les utilisateurs.

Les causes des incendies de véhicules peuvent généralement être classées en deux catégories :
(1) Facteurs liés au véhicule, y compris les défauts électriques, les fuites de carburant et les frottements mécaniques causés par des modifications, des installations ou un entretien inappropriés.
(2) Facteurs externes, tels que les collisions, les renversements, les incendies criminels ou les sources d’inflammation sans surveillance.

Les véhicules à énergies nouvelles, équipés de batteries haute densité énergétique, sont particulièrement sujets aux incendies dus à des courts-circuits provoqués par des collisions, des perforations, un emballement thermique dû à des températures élevées ou un courant excessif lors d'une charge rapide.

01 Recherche sur la résistance au feu des matériaux automobiles

L’étude des matériaux ignifuges a débuté à la fin du XIXe siècle aux États-Unis. Les progrès technologiques de ces dernières années ont engendré de nouvelles demandes de recherche sur l’ignifugation des matériaux intérieurs automobiles, principalement dans les domaines suivants :

Premièrement, la recherche théorique sur l'ignifugation. Ces dernières années, les chercheurs chinois ont accordé une grande importance à l'étude des mécanismes de combustion de diverses fibres et matières plastiques, ainsi qu'à l'application des retardateurs de flamme.

Deuxièmement, le développement de matériaux ignifuges. Actuellement, de nombreux types de matériaux ignifuges sont en cours de développement. À l'échelle internationale, des matériaux tels que le PPS, la fibre de carbone et la fibre de verre ont été utilisés avec succès dans divers secteurs industriels.

Troisièmement, la recherche sur les tissus ignifuges. Ces tissus sont faciles à produire et très performants. Si les tissus de coton ignifuges sont déjà bien développés, la recherche sur d'autres textiles ignifuges reste limitée en Chine.

Quatrièmement, les réglementations et les méthodes d'essai des matériaux ignifuges.

Les matériaux intérieurs automobiles peuvent être globalement classés en trois catégories :

1. Les matériaux à base de fibres (par exemple, les sièges, les tapis, les ceintures de sécurité) sont les plus utilisés et en contact direct avec les passagers.
2. Matériaux à base de plastique.
3. Matériaux à base de caoutchouc.

Les matériaux à base de fibres, hautement inflammables et situés à proximité des passagers, présentent des risques importants en cas d'incendie. De plus, certains composants du véhicule, tels que les batteries et les moteurs, sont situés près de matériaux textiles, ce qui accroît le risque de propagation du feu. Par conséquent, l'étude de la résistance au feu des matériaux intérieurs automobiles est essentielle pour retarder la combustion et offrir un temps d'évacuation plus long aux passagers.

02 Classification des fibres ignifuges

Dans le secteur des textiles industriels, les textiles automobiles occupent une place prépondérante. Une voiture particulière contient en moyenne 20 à 40 kg de matériaux intérieurs, principalement des textiles, notamment les housses de sièges, les coussins, les ceintures de sécurité et les appuie-tête. Ces matériaux étant essentiels à la sécurité des conducteurs et des passagers, ils doivent impérativement posséder des propriétés ignifuges afin de ralentir la propagation des flammes et d'augmenter le temps d'évacuation.

Fibres ignifugesCes fibres sont définies comme celles qui ne s'enflamment pas ou brûlent incomplètement au contact d'une source d'incendie, produisant des flammes minimales et s'éteignant rapidement d'elles-mêmes une fois la source d'incendie retirée. L'indice limite d'oxygène (LOI) est couramment utilisé pour mesurer l'inflammabilité ; un LOI supérieur à 21 % indique une faible inflammabilité.

Les fibres ignifuges sont divisées en deux catégories :

1. Fibres intrinsèquement ignifuges
   Ces fibres possèdent des groupes ignifuges intégrés à leurs chaînes polymères, ce qui améliore leur stabilité thermique, augmente leurs températures de décomposition, supprime la production de gaz inflammables et favorise la formation de résidus carbonés. Exemples :

• Fibres aramides (par exemple, para-aramide, méta-aramide)
• Fibres de polyimide (par exemple, Kermel, P84)
• Fibres de sulfure de polyphénylène (PPS)
• fibres de polybenzimidazole (PBI)
• Fibres de mélamine (ex. : Basofil)

Les fibres de méta-aramide, de polysulfonamide, de polyimide et de PPS sont déjà produites en masse en Chine.

1. Fibres ignifuges modifiées
   Ces fibres acquièrent des propriétés ignifuges grâce à des additifs ou des traitements de surface, notamment :

• Polyester ignifugé
• nylon ignifugé
• viscose ignifuge
• polypropylène ignifugé

Les méthodes de modification comprennent la copolymérisation, le mélange, le filage composite, le greffage et la post-finition.

03 Applications des fibres ignifuges haute performance dans la protection automobile

Les matériaux ignifuges pour l'automobile doivent répondre à des exigences spécifiques en raison des contraintes d'espace. Contrairement à d'autres applications, ces matériaux doivent soit résister à l'inflammation, soit présenter des vitesses de combustion contrôlées (par exemple, ≤ 70 mm/min pour les véhicules de tourisme).

En outre, il convient de prendre en considération les éléments suivants :

• Faible densité de fumée et émissions minimales de gaz toxiquespour assurer la sécurité des passagers.
• Propriétés antistatiquespour prévenir les incendies causés par l'accumulation de vapeurs de carburant ou de poussière.

Les statistiques montrent que chaque voiture utilise entre 20 et 42 m² de matériaux textiles, ce qui indique un fort potentiel de croissance pour les textiles automobiles. Ces textiles sont classés en deux catégories : fonctionnels et décoratifs. L’accent est de plus en plus mis sur la fonctionnalité, notamment la résistance au feu, en raison des impératifs de sécurité.

Les textiles ignifuges haute performance sont utilisés dans :

• housses de siège
• panneaux de porte
• câbles de pneus
• airbags
• revêtements de toiture
• Matériaux d'insonorisation et d'isolation

Les tissus non tissés en polyester, fibre de carbone, polypropylène et fibre de verre sont également largement utilisés dans les intérieurs automobiles.

La promotion des intérieurs automobiles ignifugés améliore non seulement la sécurité des passagers, mais contribue également au bien-être de la société.