تواصل معنا
شكرًا لتواصلك معنا! يُرجى telبالمزيد عن احتياجاتك، وسيتواصل معك فريقنا من الخبراء خلال ٢٤ ساعة.
هل الإسباندكس قابل للاشتعال؟ تحليل خصائص احتراق الإيلاستين
بواسطةجاك ج. تشين
يشتهر الإسباندكس (المعروف أيضًا باسم الإيلاستين أو الليكرا) بمرونته وراحته الفائقة، مما يجعله يُستخدم على نطاق واسع في الملابس الرياضية والمنسوجات الطبية ومفروشات المنازل. ولكن، هل هذه الألياف عالية الأداء آمنة في مواجهة الحرائق؟ هل تحترق أم تنطفئ ذاتيًا؟ ستُحلل هذه المقالة بعمق الخصائص الكيميائية للإسباندكس، وتصنيف قابليته للاشتعال (LOI)، والطرق التقنية الرئيسية الثلاثة المستخدمة في مقاومة اللهب، ومعايير الاختبار، لمساعدتك على فهم قيمة استخدام الإسباندكس المقاوم للهب ومزاياه المتعلقة بالسلامة.
النقاط الرئيسية:
- سباندكس (الايلاستين) هو قابل للاشتعال بدرجة عالية ألياف صناعية ذات مؤشر أكسجين محدود منخفض (LOI) يتراوح بين 18-20%.
- يحترق بسرعة، ويذوب، وينتج قطرات منصهرة خطرة بسبب تركيبته الكيميائية من مادة البولي يوريثين.
- يتم إنشاء الإسباندكس المقاوم للهب (FR) باستخدام ثلاث طرق رئيسية: البلمرة المشتركة (FR بطبيعتها)، أو المزج الإضافي، أو التشطيب السطحي.
- يقدم "FR المتأصل" (البوليمر المشترك) مقاومة دائمة ومستقرة للحريق، حيث يدوم لأكثر من 50 دورة غسيل.
- يعد الإسباندكس ضروريًا للسلامة في الملابس الواقية (EN ISO 11612) ومفروشات المنزل (NFPA 701).
هل يحرق الإسباندكس (الإيلاستين) فعليًا؟
نعم، الإسباندكس عبارة عن ألياف صناعية شديدة الاشتعال وذات مرونة عالية.
كيميائيًا، يُعدّ الإسباندكس (الإيلاستان) أليافًا من البولي يوريثان. وبفضل تركيبه الجزيئي الغني بروابط الكربون والهيدروجين، فإنه يتحلل بسهولة عند تسخينه ويُطلق غازات قابلة للاشتعال. عند تعرضه للهب المكشوف، يتجعد الإسباندكس بسرعة، ويذوب، ويحترق، ويصاحبه دخان أسود وقطرات منصهرة. يمكن لهذه القطرات أن تُشعل مواد أخرى وتُسبب حروقًا جلدية ثانوية شديدة. علاوة على ذلك، يتحلل البولي يوريثان المحترق مُنتجًا غازات سامة، مثل الإيزوسيانات، وله رائحة نفاذة لاذعة.
لماذا يحترق الإسباندكس بسهولة؟ تحليل التركيب الكيميائي
السبب الأساسي وراء قابلية اشتعال الإسباندكس يكمن في تركيبته الكيميائية من مادة البولي يوريثين، والتي تحتوي على نسبة عالية من الهيدروكربون ولها درجة حرارة تحلل حراري منخفضة.
يتكون الإسباندكس بشكل أساسي من بولي إيثر ناعم أو بولي يوريثان من نوع البوليستر. يعاني هذا الهيكل من نقطتي ضعف رئيسيتين فيما يتعلق بمقاومة الحريق:
- محتوى عالي من الهيدروكربونات: تحتوي السلاسل الجزيئية على عدد كبير من مجموعات -CH₂–، و-O–، و-NH–، وهي كلها مكونات قابلة للاشتعال.
- درجة حرارة التحلل الحراري المنخفضة: يتميز الإسباندكس بنقطة اشتعال منخفضة نسبيًا، حيث يبدأ بالتحلل الحراري عند درجة حرارة تتراوح بين ٢٣٠ و٢٦٠ درجة مئوية. يتشقق بسرعة ويُنتج غازات قابلة للاشتعال مثل أول أكسيد الكربون والهيدروكربونات، مما يؤدي إلى احتراق سريع جدًا.
خصائص احتراق الإسباندكس
يختلف السلوك المحدد للإسباندكس عند الاحتراق بشكل كبير عن الألياف الأخرى:
| ملكية | سلوك احتراق الإسباندكس (البولي يوريثين) |
|---|---|
| صعوبة الاشتعال | سهلة الاشتعال |
| سرعة الحرق | سريع |
| لون اللهب | لهب أصفر ساطع |
| بقايا حرق | حبات سوداء منصهرة |
| رائحة | نفاذة، لاذعة (أبخرة سامة) |
تصنيف قابلية اشتعال الإسباندكس: ما هو مؤشر الأكسجين الحدي (LOI) الخاص به؟
يبلغ مؤشر الأكسجين المحدود (LOI) للإسباندكسtelمن 18% - 20%، مما يصنفه على أنه مادة قابلة للاشتعال بدرجة كبيرة.
مؤشر الأكسجين المحدود (LOI) هو المقياس الأساسي لقياس قابلية اشتعال المادة. وهو يمثل الحد الأدنى من تركيز الأكسجين اللازم لاستمرار الاحتراق. بما أن تركيز الأكسجين في الهواء يبلغ حوالي 21%، فإن أي مادة يقل مؤشر الأكسجين المحدود عن 21% ستستمر في الاحتراق في الهواء بعد اشتعالها.
إن LOI الخاص بـ Spandex أقل بكثير من عتبة الأمان البالغة 21%، مما يعني أنه يمكنه الاحتراق ذاتيًا في الهواء وليس ذاتي الإطفاء.
مقارنة LOI: الإسباندكس مقابل الألياف الأخرى
بالمقارنة مع الألياف النسيجية الشائعة، فإن قابلية اشتعال الإسباندكس عالية، ويمكنك النقر على الألياف المختلفة المدرجة في الجدول أدناه لعرض معلومات مفصلة حول خصائص الاحتراق أو مقاومة اللهب:
| نوع الألياف | مؤشر الأكسجين المحدود (LOI) | فئة قابلية الاشتعال |
|---|---|---|
| سباندكس (بولي يوريثين) | 18–20% | قابل للاشتعال |
| قطن | 18% | قابل للاشتعال |
| البوليستر | 20–22% | قابل للاشتعال |
| نايلون | 20–22% | قابل للاشتعال |
| أكريليك | 18.5% | قابل للاشتعال بدرجة كبيرة |
| FR Polyester | ≥28% | مقاوم للهب |
| موداكريليك | 28–32% | مقاوم للهب |
| الأراميد | 28–30% | مثبط للهب / ذاتي الإطفاء |
| الألياف الزجاجية | >100% | غير قابل للاحتراق |
كيف يُصنع الإسباندكس ليكون مقاومًا للهب؟ الطرق التقنية الرئيسية الثلاثة
نظرًا لأن مادة الإسباندكس قابلة للاشتعال بطبيعتها، فيجب أن تخضع لتعديل كيميائي أو تقنيات تشطيب لتحقيق خصائص مقاومة اللهب. تعتمد هذه التقنيات بشكل أساسي على ثلاث آليات: تخفيف الطور الغازي، وعزل طبقة الفحم، واحتجاز الجذور الحرة. يُنتج سباندكس FR المتوفر تجاريًا بشكل رئيسي عبر الطرق الثلاث التالية:
المسار 1: تعديل البلمرة المشتركة (FR بطبيعته)
هذه هي الطريقة الأكثر تطورًا واستقرارًا. خلال مرحلة بلمرة الإسباندكس، تُضاف مونومرات مقاومة للهب (مثل مشتقات DOPO أو بوليولات الفوسفات) تحتوي على الفوسفور أو النيتروجين أو السيليكون، مما يجعل عناصر مقاومة اللهب جزءًا لا يتجزأ من السلسلة الجزيئية. هذه هي التقنية الأساسية وراء سباندكس Begoodtex FR، مما يضمن سلامة دائمة وقابلية للغسل. تعرّف على المزيد حول منتجاتنا. نسيج سباندكس مقاوم للرياح بطبيعته.
- المزايا: تتميز خاصية FR بأنها دائمة ومستقرة وغير قابلة للهجرة ومتينة عند الغسيل (أكثر من 50 دورة).
- العيوب: تكلفة عالية، وعملية تركيب معقدة، واحتمال انخفاض طفيف في المرونة.
- تأثير: يمكن زيادة LOI إلى 28-30%، للوصول إلى تصنيف "مثبط للهب".
المسار 2: مثبطات اللهب المضافة (المزج الفيزيائي)
يتضمن ذلك إضافة مساحيق أو سوائل مقاومة للهب (مثل الفوسفور أو النيتروجين أو عوامل مقاومة للهب المركبة) إلى محلول الغزل أو نظام البوليمر من سباندكس.
- المزايا: عملية بسيطة نسبيًا وتكلفة أقل.
- العيوب: يمكن لعوامل مقاومة الحريق أن تنتقل بسهولة (تتسرب) ولها متانة غسيل ضعيفة (قد يتدهور الأداء بعد 10 غسلات).
- تأثير: تم زيادة نسبة النوايا الحسنة إلى 24-27%.
المسار 3: تشطيب السطح المقاوم للهب (بعد التشطيب)
يُطبّق هذا طلاءً مقاومًا للهب أو طلاءً مُشبّعًا على سطح ألياف الإسباندكس المُنتَجة أو القماش المُحتوي على الإسباندكس (مثل مزيج البولي-الإسباندكس). تشمل الأنظمة الشائعة تشطيبات الفوسفور والنيتروجين (PN) (مثل بيروفاتكس وبروبان) أو طلاءات السيليكون.
- المزايا: مناسب للأقمشة المختلطة، مع تأثير ضئيل على المرونة والشعور باليد.
- العيوب: أقل متانة عند الغسيل، مع انخفاض الأداء عادة بعد 20 إلى 30 غسلة.
كيف يُختبر أداء سباندكس المقاوم للهب؟ الطرق والمعايير الشائعة
تركز اختبارات قابلية الاشتعال في المقام الأول على معدل الاحتراق، ووقت الإطفاء الذاتي، وسلوك الذوبان/التنقيط، ومعدل فقدان الكتلة لتحديد ما إذا كان القماش يلبي معايير السلامة المحددة. تختلف معايير الاختبار باختلاف التطبيقات:
- NFPA 701 (الولايات المتحدة الأمريكية): يُستخدم بشكل أساسي للستائر والدرابيه وغيرها من المنسوجات المُعلقة. يتطلب انطفاء العينة ذاتيًا خلال ثانيتين من إزالة اللهب، مع فقدان أقل من 40% من كتلتها، وعدم وجود أي قطرات لهب.
- EN ISO 11612 (الاتحاد الأوروبي): معيار الملابس الواقية. تشمل الاختبارات مؤشر انتقال الحرارة (HTI) بعد ١٠ ثوانٍ من ملامسة لهب درجة حرارته ٦٥٠ درجة مئوية، وغيرها.
- FMVSS 302 (السيارات): المعيار الأمريكي لمواد كسوة السيارات الداخلية. يشترط معدل احتراق أفقي لا يتجاوز ١٠٠ مم/دقيقة.
- BS 5852 (المملكة المتحدة): يستخدم لتقييم أداء الحريق للأثاث المنجد (مثل الأرائك).
سيناريوهات التطبيق النموذجية للإسباندكس
تكمن القيمة الأساسية للسباندكس في مرونته العالية (يمتد من 5 إلى 8 أضعاف طوله الأصلي) وقدرته الممتازة على التعافي. نادرًا ما يُستخدم بمفرده. بل يُمزج كمكوّن وظيفي (عادةً بنسبة ٢٪ إلى ٢٥٪) مع ألياف مثل القطن والبوليستر والنايلون، ويُستخدم على نطاق واسع في الملابس والمنسوجات المنزلية والتطبيقات الصناعية.
تطبيقات الملابس (2%–25% سباندكس)
- الملابس الرياضية/الملابس النشطة: يوفر تمددًا عاليًا ومقاومة للعرق ونفاذية للهواء لبنطلونات اليوجا ومعدات ركوب الدراجات وملابس الضغط وملابس السباحة (5% إلى 20% سباندكس).
- بنطلون جينز/مطاطي: يوفر الراحة والتمدد والتخلص من التجاعيد (2% - 5% سباندكس).
- الملابس الداخلية/ملابس داخلية لتشكيل الجسم: يتطلب ملاءمة ناعمة ومحكمة لتشكيل الجسم (10% إلى 25% ألياف لدنة).
- الجوارب/الجوارب: يحافظ على الشكل ويمنع الترهل (2% - 10% سباندكس).
المنسوجات المنزلية والتطبيقات الصناعية (2%–10% سباندكس)
- مفروشات المنزل: يتم استخدامه في أغطية الأريكة القابلة للتمدد، وأغطية المراتب، وأقمشة المقاعد لتحسين الملاءمة ومنع التجاعيد. عند استخدامها في الأماكن العامة (مثلtelوالمسارح)، يجب معالجتها بمضادات اللهب لتلبية معايير NFPA 701 أو BS 5852.
- الحماية الصناعية: ممزوج بالقطن المقاوم للحريق أو الأراميد (على سبيل المثال، 97% قطن مقاوم للحريق + 3% سباندكس مقاوم للحريق) لإضافة الراحة والقدرة على الحركة للملابس الواقية (تتوافق مع EN ISO 11612).
- المنسوجات الطبية: يستخدم في الضمادات الضاغطة المرنة والأقواس لتوفير التحكم المستقر في الضغط.
- النقل الداخلي: يتم استخدامها في أقمشة مقاعد الطائرات والمترو والسيارات، والتي يجب معالجتها بمضادات الحريق لتلبية معايير مثل FMVSS 302.
الاستنتاج: الإسباندكس قابل للاشتعال، ولكن يمكن استخدامه بأمان مع تقنية مقاومة الحريق
في الواقع، يعتبر الإسباندكس أليافًا قابلة للاشتعال (LOI 18%–20%)، ولكن من خلال تقنيات مقاومة اللهب المتينة (وخاصة البلمرة المشتركة أو التشطيب عالي الأداء)، فإنه يمكن تحقيق السلامة من الحرائق مع الحفاظ على مرونته.
في عصر تتزايد فيه أهمية سلامة المنسوجات، يمكن للشركات اختيار حلول مقاومة للحريق مختلفة حسب الاستخدام. بالنسبة للملابس الواقية الصناعية، يُعدّ مزيج الإسباندكس المقاوم للحريق مع القطن/الأراميد المقاوم للحريق الخيار الأمثل. أما بالنسبة لأثاث المنزل، فيلزم طلاء متين مقاوم للحريق مطابق لمعيار NFPA 701. يُصبح الإسباندكس المقاوم للحريق الخيار الأمثل للجمع بين الراحة والسلامة.
المزيد من المقالات حول مقاومة النسيج للهب
هل ترغب في فهم الاختلافات في قابلية الاشتعال، وتصنيفات مقاومة اللهب، ومؤشر الأكسجين المحدود (LOI) بين مختلف الألياف؟ لقد جمعنا لك قائمة من المقالات المهنية ذات الصلة لمساعدتك في تحديد ما إذا كانت المادة آمنة ومناسبة للاستخدام كنسيج مقاوم للهب بسرعة. انقر على الرابط أدناه للاطلاع بسرعة:
- تحليل مقاومة أقمشة الألياف الزجاجية للحريق: خصائص مقاومة الاحتراق، الإيجابيات والسلبيات، ودليل الشراء
- هل قماش الفيسكوز قابل للاشتعال أم مقاوم للهب؟ تعمق في مبادئ مقاومة اللهب والتحليل المقارن
- هل قماش الصوف قابل للاشتعال أم مقاوم للحريق؟ الدليل المُعتمد
- الأكريليك: قابل للاشتعال أم مقاوم للهب؟ دليل شامل لقابلية اشتعال الأكريليك مقابل الموداكريليك
- هل قماش الحرير قابل للاشتعال؟ الدليل الموثوق: الخصائص، الاستخدامات، وأداء مقاومة الحريق
- هل الإسباندكس قابل للاشتعال؟ تحليل خصائص احتراق الإيلاستين
- هل قماش البوليستر قابل للاشتعال؟ تحليل مفصل من "قابل للاشتعال" إلى "مقاوم للهب"
- لماذا لا يحترق الأراميد؟ تحليل آلية مقاومة اللهب المتأصلة ( مقاوم للحريق ).
- هل قماش النايلون قابل للاشتعال؟ دليل موثوق للمخاطر ومعايير مقاومة الحريق
- هل الكتان قابل للاشتعال؟ دليل موثوق للسلامة من الحرائق في المنسوجات الطبيعية
- هل القطن مقاوم للحريق؟ كشف حقيقة مقاومة القطن للهب
التعليمات
س: لماذا لا تشتعل النيران في مادة الإسباندكس الموجودة في الملابس الرياضية بسهولة؟
ج: عادةً ما يكون محتوى الإسباندكس في الملابس الرياضية منخفضًا (مثلًا، من 5% إلى 20%)، ويُمزج مع ألياف أساسية مثل البوليستر (LOI 20-22) أو النايلون (LOI 2Two-22). تتميز هذه الألياف الرئيسية بمؤشر أكسجين أعلى قليلًا، مما يُساعد على تقليل قابلية القماش للاشتعال. علاوة على ذلك، تُصمم الملابس الرياضية للاستخدام اليومي ولا تتعرض عادةً للهب المكشوف، لذا لا يُشترط عادةً أن تكون مقاومة للهب.
س: هل يفقد نسيج FR Spandex مرونته؟
ج: معالجات مثبطة للهب عالية الجودة (وخاصةً تلك المقاومة للهب) لها تأثير ضئيل على المرونة. كما أن أنظمة التشطيب الحديثة بتقنية PN تعمل فقط على سطح الألياف، وتحافظ بفعالية على مرونة القماش ونفاذيته للتهوية. على سبيل المثال، تحافظ بعض عمليات التشطيب على أكثر من 90% من مرونته الأصلية حتى بعد 50 دورة غسيل.
س: ما هو "الإسباندكس المقاوم للهب بطبيعته"؟
ج: يُصنع سباندكس مقاوم للهب بطبيعته (المعروف أيضًا باسم البوليمر المُعدّل) أثناء مرحلة البلمرة (الغزل) عن طريق ربط مونومرات مقاومة للهب كيميائيًا (تحتوي على الفوسفور والنيتروجين، إلخ) في السلسلة الجزيئية للألياف. يتميز بخاصية مقاومة اللهب الدائمة، فهو لا ينتقل أو يزول عند الغسيل، ويمكنه تحمل أكثر من 50 دورة غسيل. يمكن أن تصل نسبة مقاومة اللهب إلى 28-30%، مما يجعله سباندكس مقاوم للهب الأعلى أداءً.
س: ما مدى فعالية مزيج من FR Spandex و FR Cotton؟
ج: هذا حل كلاسيكي عالي الأداء للملابس الواقية الصناعية. على سبيل المثال، يعتمد مزيج أقمشة "97% قطن مقاوم للحريق + 3% سباندكس مقاوم للحريق" على القطن المقاوم للحريق لتلبية معايير الحماية الصناعية (مثل EN ISO 11612)، بينما يستخدم سباندكس المقاوم للحريق لتوفير المرونة اللازمة، مما يعزز بشكل كبير راحة وحرية حركة الملابس الواقية.
