Recherche sur le principe de test et l'application d'un testeur de combustion pour matériaux intérieurs automobiles

Abstract
Les matériaux intérieurs des véhicules sont le principal vecteur de propagation rapide du feu à l'intérieur de ceux-ci, et leurs performances en matière de résistance au feu déterminent directement la sécurité d'évacuation des conducteurs et des passagers. Testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles peut simuler des scénarios de flammes nues à l'intérieur des véhicules, contrôler avec précision trois variables essentielles, à savoir la hauteur de la flamme, la durée de combustion et l'angle de placement de l'échantillon, et mesurer quantitativement des indicateurs clés tels que la vitesse de combustion du matériau, la longueur de propagation de la flamme et les performances d'auto-extinction, ainsi que les risques d'inflammation secondaire causés par les écoulements de matière fondue. LISUN ZRS-4H Cet article, qui prend pour objet d'étude un appareil de test de combustion pour l'habitacle automobile, décrit en détail sa structure, son principe de fonctionnement et ses procédures de test normalisées. À partir de données expérimentales, les caractéristiques de combustion de différents matériaux d'habitacle sont comparées, et l'intérêt de cet appareil pour la fabrication de véhicules complets, les tests effectués par des tiers et le transport ferroviaire est analysé. Il constitue une référence technique pour la recherche et le développement de matériaux ignifuges pour l'habitacle automobile, ainsi que pour les tests de conformité.

1 Présentation
Avec l'essor rapide du secteur des véhicules à énergies nouvelles, la consommation de plastique, de mousse, de tissu, de cuir et d'autres matériaux d'habitacle ne cesse d'augmenter. Les risques d'incendie liés aux collisions et à l'emballement thermique des batteries suscitent une vive inquiétude. La norme chinoise GB 8410-2006, obligatoire, stipule clairement que la vitesse de combustion des matériaux d'habitacle ne doit pas excéder 100 mm/min et que toutes les pièces d'habitacle produites en série doivent réussir un test d'inflammabilité avant leur commercialisation.

Les dispositifs de combustion simples conventionnels souffrent d'une hauteur de flamme instable, d'une faible précision de synchronisation et d'interférences du flux d'air ambiant sur les données de test, ce qui les empêche de satisfaire aux exigences de test simultané de plusieurs normes nationales et internationales telles que l'ISO 3795, la FMVSS 302 et l'ASTM D5132. Le testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles (LISUN ZRS-4HCet appareil utilise une chambre de combustion fermée intégrée, un système de contrôle de flamme à double calibrage et un module de temporisation de haute précision pour automatiser l'ensemble du processus d'allumage, d'application de la flamme, de temporisation et d'évaluation de la combustion. Il élimine les interférences environnementales et permet de réaliser des tests normalisés de performance ignifuge pour divers matériaux intérieurs, ce qui en fait un équipement de test essentiel pour le contrôle de sécurité automobile.

2. Structure de l'équipement et paramètres de base LISUN ZRS-4H Testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles
2.1 Conception structurelle globale
ZRS-4H L'appareil d'essai de combustion des matériaux intérieurs automobiles, appelé testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles, se compose d'une enceinte de combustion étanche au vent, d'un support d'échantillon orientable à 30°, d'un brûleur à prémélange de propane, d'un système d'étalonnage du débit de gaz, d'un module de chronométrage numérique multicanal, d'une unité de surveillance de la température, d'une fenêtre d'observation résistante aux hautes températures et d'un réservoir de récupération des résidus. L'enceinte de combustion mesure 1000 × 500 × 800 mm et intègre une isolation thermique et des couches coupe-vent. Une interface d'évacuation des fumées est prévue sur le côté pour le raccordement des canalisations d'évacuation des gaz de combustion. Une fenêtre d'observation verrouillable et résistante aux hautes températures est installée sur le panneau avant pour permettre une observation complète de la propagation de la flamme, de l'écoulement du matériau fondu et du processus d'auto-extinction.

Le panneau de commande intègre des boutons pour le démarrage, l'alimentation en gaz, l'allumage et le réglage de la minuterie. Trois écrans numériques indépendants affichent respectivement la durée d'application de la flamme, la durée de la postcombustion et la température de la flamme en temps réel. La hauteur de la flamme peut être doublement calibrée à l'aide d'un débitmètre et d'une règle graduée pour se stabiliser à 20 ± 2 mm, et la température de la flamme à 20 mm au-dessus de la buse peut être maintenue de manière stable au-dessus de 820 °C, répondant ainsi pleinement aux exigences d'intensité thermique des principales normes internationales d'essais d'inflammabilité pour les habitacles automobiles.

2.2 Paramètres techniques de base
Les échantillons sont fixés par des supports métalliques selon un angle de test standard de 30°. Leurs dimensions standardisées sont de 356 ± 2 mm × 100 ± 2 mm, pour une épaisseur ≤ 13 mm. Ils sont compatibles avec la plupart des matériaux intérieurs, notamment le cuir des sièges, les tissus de plafond, les plastiques des panneaux de porte et les tapis de sol en mousse. Le propane, d'une pureté ≥ 95 %, est utilisé comme combustible, avec un débit réglable de 0.1 à 1 L/min. La durée de combustion est réglable en continu de 0 à 999.9 s, avec une durée d'application de la flamme standard de 15 s. L'allumage et l'extinction de la flamme sont automatiques. Une échelle graduée au millimètre près permet de mesurer la distance de propagation de la flamme et de vérifier simultanément si le coton absorbant situé à 300 mm sous l'échantillon s'enflamme au contact des gouttelettes fondues, afin d'évaluer précisément le risque de propagation secondaire du feu.

2.3 Système standard applicable
Ce testeur de combustion pour matériaux d'intérieur automobile est conforme aux principales normes ignifuges nationales et internationales pour les habitacles de véhicules : normes nationales GB 8410-2006 et GB/T 27904-2011 ; normes internationales FMVSS 302, ISO 3795 et ASTM D5132 ; normes pour le transport ferroviaire BS 6853 et DIN 75200. Il répond simultanément aux exigences de test des véhicules de tourisme, des véhicules utilitaires, des trains à grande vitesse et des véhicules spéciaux, et soutient les travaux de test des laboratoires de certification tiers tels que CCC, TÜV et SGS.

3. Principe de test et procédures de test normalisées de l'appareil de test de combustion des matériaux intérieurs automobiles
3.1 Principe de base des tests
Le testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles simule l'inflammation de petites flammes nues à l'intérieur des véhicules. L'échantillon est fixé à un angle d'inclinaison de 30° et son extrémité libre est brûlée par une flamme de propane à hauteur et température constantes pendant 15 secondes. Après retrait de la source de feu, trois indicateurs principaux sont enregistrés en continu :
• Longueur de propagation de la flamme : la distance totale parcourue par la flamme depuis le point d'allumage jusqu'à l'extrémité de l'échantillon ;
• Temps d’auto-extinction : durée pendant laquelle le matériau continue de brûler jusqu’à son extinction complète après suppression de la source d’incendie ;
• Vitesse de combustion : calculée par la formule V=60L/T (L représente la distance de combustion en mm, T représente le temps total de combustion en s), avec l'unité mm/min et la limite de la norme nationale de 100 mm/min.

Parallèlement, une observation simultanée est effectuée pour vérifier si les gouttelettes en fusion enflamment le coton absorbant situé au fond. En cas d'inflammation, le matériau est immédiatement jugé non conforme afin d'évaluer le risque de propagation secondaire du feu. La structure fermée et coupe-vent isole le flux d'air extérieur pour garantir une morphologie de flamme stable, et le module de chronométrage atteint une précision de 0.1 s, éliminant ainsi les erreurs de chronométrage manuel et assurant la répétabilité et l'exactitude des données de test.

3.2 Procédures opérationnelles de test standard
• Préconditionnement des échantillons : Les échantillons standards coupés sont placés dans un environnement de 23 ℃±2 ℃ et d'une humidité relative de 45 % à 55 % pendant 24 h afin d'éliminer l'interférence de la température et de l'humidité sur les performances de combustion.
• Étalonnage de l'équipement : Connectez la bouteille de propane, réglez le débitmètre pour étalonner la hauteur de la flamme à 20±2 mm, préchauffez le brûleur pendant 1 min et vérifiez que la température de la flamme se stabilise au-dessus de 820 ℃.
• Fixation de l'échantillon : Fixez l'échantillon sur le dispositif métallique à 30°, poussez-le dans l'enceinte de combustion et fermez la porte d'étanchéité, puis placez du coton absorbant dans le réservoir de collecte à 300 mm sous l'échantillon.
• Test d'application automatique de la flamme : Réglez la durée d'allumage sur 15 s et mettez l'appareil en marche pour l'allumage automatique. La flamme entre en contact avec l'extrémité libre de l'échantillon et s'éteint automatiquement après 15 s. L'appareil enregistre simultanément la durée de la post-flamme et la distance de propagation de la flamme.
• Enregistrement et évaluation des données : Une fois la flamme complètement éteinte, mesurer la distance de combustion et la durée totale de combustion, calculer le taux de combustion, enregistrer les conditions d’allumage des gouttelettes fondues et évaluer le niveau de conformité aux normes pertinentes.

Testeur de combustion de matériaux intérieurs de voiture ZRS-4H

4 Données de test réelles basées sur LISUN ZRS-4H Testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles
Quatre matériaux courants pour l'intérieur automobile sont testés en parallèle à l'aide d'un testeur de combustion pour matériaux d'intérieur automobile. Cinq échantillons par groupe permettent d'obtenir des valeurs moyennes. Les tests sont réalisés à 23 °C, avec une humidité relative de 50 % et une durée d'application de la flamme de 15 secondes. Les résultats sont présentés dans le tableau 1.
Tableau 1 Résultats des tests de performance de combustion de différents matériaux intérieurs automobiles (ZRS-4H Testeur, norme GB 8410-2006)

Les données des tests montrent que le cuir et les tissus traités ignifuges présentent une faible distance de propagation des flammes, une extinction rapide et aucun risque d'inflammation secondaire, répondant ainsi aux exigences des normes nationales. Le plastique PP non traité et la mousse EVA, quant à eux, présentent de longues distances de combustion et leurs gouttelettes fondues sont susceptibles d'enflammer le coton absorbant, engendrant des risques d'incendie importants. Les constructeurs automobiles peuvent utiliser le testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles pour contrôler les matières premières par lots, optimiser les formules ignifuges et réduire les risques d'incendie à la source.

5 scénarios d'application industrielle du testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles
5.1 Contrôle qualité de la production de véhicules complets et de pièces intérieures
Les constructeurs automobiles, notamment BYD, Volkswagen et Tesla, adoptent LISUN ZRS-4H L'appareil de test de combustion des matériaux intérieurs automobiles permet le contrôle d'échantillons à réception des pièces et effectue des tests d'inflammabilité réguliers sur les tissus des sièges, les revêtements des tableaux de bord et les grilles d'aération en plastique des systèmes de climatisation afin d'empêcher l'intégration de matériaux intérieurs non conformes dans les chaînes de production. Les fournisseurs d'intérieurs utilisent cet équipement pour optimiser les revêtements ignifuges et les formulations de plastiques modifiés, et ajuster le dosage des retardateurs de flamme dans les matériaux expansés afin de stabiliser les indicateurs de vitesse de combustion des produits.

5.2 Organismes tiers de test et de certification
Les laboratoires d'essais tels que SGS, CQC et TÜV utilisent cet équipement pour établir des rapports de conformité, permettant ainsi d'obtenir les certifications nationales CCC et internationales ECE et EPA pour les véhicules, conformément aux normes GB 8410 et FMVSS 302. Ce dispositif fournit les données nécessaires à l'exportation des produits d'intérieur. Un seul appareil permet de réaliser des essais simultanés selon plusieurs normes, ce qui améliore considérablement l'efficacité des tests.

5.3 Inspection des véhicules de transport ferroviaire et des véhicules spéciaux
Pour les panneaux intérieurs des trains à grande vitesse et des métros, ainsi que pour les intérieurs des véhicules de loisirs et des véhicules spéciaux à énergie nouvelle, des tests sont effectués conformément aux normes BS 6853 et DIN 75200 afin d'évaluer la capacité ignifuge des intérieurs dans des environnements de type emballement thermique de la batterie et de wagon fermé et de répondre aux spécifications strictes de protection contre l'incendie pour le transport ferroviaire.

Conclusion 6
Le Testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles (LISUN ZRS-4HCe dispositif s'appuie sur un système de flamme contrôlable avec précision, une structure étanche au vent et une fonction d'acquisition de temps entièrement automatique pour simuler de manière stable les scénarios de combustion à flamme nue dans les habitacles automobiles et mesurer avec exactitude trois indicateurs clés de résistance au feu : la vitesse de combustion, la longueur de propagation de la flamme et la capacité d'auto-extinction. Il pallie les inconvénients des équipements de test traditionnels, tels que la volatilité des données, la complexité d'utilisation et la compatibilité avec une seule norme.

Les données d'essais réels confirment que l'équipement peut clairement distinguer les différences de combustion entre les matériaux intérieurs modifiés ignifuges et les matériaux ordinaires, et tous les résultats des tests sont pleinement conformes aux normes de sécurité automobile nationales et internationales. Il est largement applicable à la fabrication de véhicules complets, à la recherche et au développement de matériaux, aux essais tiers, au transport ferroviaire et à d'autres domaines. Face à la tendance à l'amélioration de la sécurité des véhicules à énergies nouvelles, le testeur de combustion des matériaux intérieurs automobiles est représenté par ZRS-4H deviendra un équipement de test essentiel pour évaluer la performance ignifuge des matériaux intérieurs, fournissant un soutien technique fiable pour la prévention des incendies de véhicules et la protection de la vie des conducteurs et des passagers.