Lo spandex è infiammabile? Analisi delle caratteristiche di combustione dell'elastan

Lo spandex (noto anche come elastan o Lycra) è rinomato per la sua impareggiabile elasticità e comfort, che lo rendono ampiamente utilizzato nell'abbigliamento sportivo, nei tessuti medicali e nell'arredamento per la casa. Ma questa fibra ad alte prestazioni è sicura in caso di incendio? Brucia o si autoestinguisce? Questo articolo analizzerà in dettaglio le proprietà chimiche dello spandex, il suo indice di infiammabilità (LOI), i tre principali metodi tecnici di ritardante di fiamma e gli standard di prova per aiutarvi a comprendere appieno il valore applicativo e i vantaggi in termini di sicurezza dello spandex ignifugo (FR).

Punti chiave:

• Lo spandex (elastan) è un altamente infiammabile fibra sintetica con un basso indice limite di ossigeno (LOI) del 18-20%.
• Brucia rapidamente, si scioglie e produce pericolose gocce di metallo fuso a causa della sua struttura chimica poliuretanica.
• Lo spandex ignifugo (FR) viene creato utilizzando tre metodi principali: copolimerizzazione (intrinsecamente FR), miscelazione additiva o finitura superficiale.
• La tecnologia “Inherently FR” (copolimerizzazione) offre la resistenza al fuoco più durevole e stabile, con una durata di oltre 50 cicli di lavaggio.
• FR Spandex è essenziale per la sicurezza negli indumenti protettivi (EN ISO 11612) e negli arredi per la casa (NFPA 701).

Lo spandex (elastan) brucia davvero?

Sì, lo spandex è una fibra sintetica altamente infiammabile e molto elastica.

Chimicamente, lo Spandex (Elastan) è una fibra poliuretanica. Grazie alla sua struttura molecolare, ricca di legami carbonio-idrogeno, si decompone facilmente se riscaldato e rilascia gas infiammabili. Se esposto a una fiamma libera, lo Spandex si arriccia rapidamente, si scioglie, brucia e produce fumo nero e gocce di materiale fuso. Queste gocce possono incendiare altri materiali e causare gravi ustioni secondarie alla pelle. Inoltre, il poliuretano in combustione si decompone producendo gas tossici, come gli isocianati, ed emette un odore pungente e acre.

Perché lo spandex brucia facilmente? Un'analisi della struttura chimica

La ragione fondamentale dell'infiammabilità dello Spandex risiede nella sua struttura chimica poliuretanica, che presenta un elevato contenuto di idrocarburi e una bassa temperatura di decomposizione termica.

Lo spandex è composto principalmente da poliuretano tipo polietere o poliestere a segmenti morbidi. Questa struttura presenta due criticità in termini di resistenza al fuoco:

1. Alto contenuto di idrocarburi: Le catene molecolari contengono un gran numero di gruppi –CH₂–, –O– e –NH–, che sono tutti componenti combustibili.
2. Bassa temperatura di decomposizione termica: Lo spandex ha un punto di accensione relativamente basso: inizia a decomporsi termicamente intorno ai 230-260 °C. Si crepa rapidamente e produce gas infiammabili come monossido di carbonio e idrocarburi, portando a una velocità di combustione molto elevata.

Caratteristiche di combustione dello spandex

Il comportamento specifico dello Spandex durante la combustione differisce notevolmente da quello delle altre fibre:

Proprietà	Comportamento alla combustione dello spandex (poliuretano)
Difficoltà di accensione	Facile da accendere
Velocità di combustione	Veloce
Colore della fiamma	Fiamma gialla brillante
Residuo di combustione	Perle nere fuse
Odore	Pungente, acre (fumi tossici)

Grado di infiammabilità dello Spandex: qual è il suo indice limite di ossigeno (LOI)?

L'indice limite di ossigeno (LOI) dello Spandex ètelcirca il 18%–20%, classificandolo come materiale altamente infiammabile.

Il LOI (Indice Limitante di Ossigeno) è il parametro fondamentale per misurare l'infiammabilità di un materiale. Rappresenta la concentrazione minima di ossigeno necessaria per sostenere la combustione. Poiché la concentrazione di ossigeno nell'aria è di circa il 21%, qualsiasi materiale con un LOI inferiore al 21% continuerà a bruciare nell'aria dopo essere stato infiammato.

Il LOI dello Spandex è ben al di sotto di questa soglia di sicurezza del 21%, il che significa che può autoalimentare la combustione nell'aria e non è autoestinguente.

Confronto LOI: Spandex vs. altre fibre

Rispetto alle comuni fibre tessili, l'infiammabilità dello Spandex è elevata. È possibile fare clic sulle diverse fibre elencate nella tabella sottostante per visualizzare informazioni dettagliate sulle loro proprietà di combustione o ignifughe:

Tipo di fibra	LOI (indice limite di ossigeno)	Classe di infiammabilità
Spandex (poliuretano)	18–20%	Infiammabile
Cotone	18%	Infiammabile
Poliestere	20–22%	Combustibile
Nylon	20–22%	Combustibile
Acrilico	18.5%	Altamente infiammabile
Poliestere FR	≥28%	Ritardante di fiamma
Modacrilico	28–32%	Ritardante di fiamma
Aramide	28–30%	Ritardante di fiamma / Autoestinguente
Fibra di vetro	>100%	Non combustibile

Come si rende lo spandex ignifugo? I tre principali percorsi tecnici

Poiché lo Spandex è intrinsecamente infiammabile, è necessario sottoporlo a modifiche chimiche o a tecniche di finitura per ottenere proprietà ignifughe. Queste tecnologie si basano principalmente su tre meccanismi: diluizione in fase gassosa, isolamento dello strato di carbone e intrappolamento dei radicali liberi. Lo Spandex ignifugo disponibile in commercio viene prodotto principalmente attraverso i seguenti tre processi:

Percorso 1: Modifica della copolimerizzazione (intrinsecamente FR)

Questo è il metodo più avanzato e stabile. Durante la fase di polimerizzazione dello Spandex, vengono introdotti monomeri ignifughi (come derivati ​​del DOPO o polioli fosfatici) contenenti fosforo, azoto o silicio, rendendo gli elementi ignifughi una parte permanente della catena molecolare. Questa è la tecnologia alla base dello Spandex ignifugo Begoodtex, che garantisce una sicurezza permanente e resistente ai lavaggi. Scopri di più sul nostro Tessuto intrinsecamente FR Spandex.

• Vantaggi: La proprietà FR è permanente, stabile, non migrante e resistente al lavaggio (oltre 50 cicli).
• Svantaggi: Costi elevati, processo di sintesi complesso e potenziale leggera riduzione dell'elasticità.
• Effetto: Il LOI può essere aumentato al 28-30%, ottenendo la classificazione di “ritardante di fiamma”.

Percorso 2: ritardante di fiamma additivo (miscelazione fisica)

Ciò comporta l'aggiunta fisica di polveri o liquidi ritardanti di fiamma (come fosforo, azoto o agenti FR compositi) nella soluzione di filatura dello Spandex o nel sistema polimerico.

• Vantaggi: Processo relativamente semplice e costo inferiore.
• Svantaggi: Gli agenti FR possono migrare facilmente (percolarsi) e hanno una scarsa resistenza al lavaggio (le prestazioni possono peggiorare dopo 10 lavaggi).
• Effetto: La LOI viene aumentata al 24-27%.

Percorso 3: Finitura ignifuga superficiale (post-finitura)

Questa tecnica prevede l'applicazione di un rivestimento ignifugo o di una finitura impregnante sulla superficie della fibra di spandex finita o di un tessuto contenente spandex (come una miscela di poliestere e spandex). I sistemi più comuni includono finiture al fosforo e azoto (PN) (ad esempio, Pyrovatex, Proban) o rivestimenti in silicone.

• Vantaggi: Adatto a tessuti misti, con un impatto minimo sull'elasticità e sulla sensazione al tatto.
• Svantaggi: La più scarsa resistenza al lavaggio, con prestazioni che solitamente peggiorano dopo 20-30 lavaggi.

Come vengono testate le prestazioni dello Spandex FR? Metodi e standard comuni

I test di infiammabilità si concentrano principalmente sulla velocità di combustione, sul tempo di autoestinzione, sul comportamento di fusione/gocciolamento e sul tasso di perdita di massa per determinare se il tessuto soddisfa specifici standard di sicurezza. Applicazioni diverse corrispondono a standard di prova diversi:

• NFPA 701 (Stati Uniti): Utilizzato principalmente per tende, tendaggi e altri tessuti appesi. Richiede che il campione si autoestingua entro 2 secondi dalla rimozione della fiamma, con una perdita di massa inferiore al 40% e senza gocciolamenti ardenti.
• EN ISO 11612 (UE): Lo standard per gli indumenti protettivi. I test includono, tra gli altri, l'indice di trasferimento di calore (HTI) dopo 10 secondi di contatto con una fiamma a 650 °C.
• FMVSS 302 (Automotive): Standard statunitense per i materiali degli interni degli autoveicoli. Richiede una velocità di combustione orizzontale non superiore a 100 mm/min.
• BS 5852 (Regno Unito): Utilizzato per valutare la reazione al fuoco dei mobili imbottiti (come i divani).

Scenari applicativi tipici per lo spandex

Il valore fondamentale dello Spandex risiede nella sua elevata elasticità (si allunga da 5 a 8 volte la lunghezza originale) e nell'eccellente recupero. Raramente viene utilizzato da solo. Viene invece miscelato come componente funzionale (tipicamente dal 2% al 25%) con fibre come cotone, poliestere e nylon, trovando ampio impiego nell'abbigliamento, nei tessuti per la casa e nelle applicazioni industriali.

Applicazioni per abbigliamento (2%–25% Spandex)

• Abbigliamento sportivo/Activewear: Offre elevata elasticità, resistenza al sudore e traspirabilità per pantaloni da yoga, abbigliamento da ciclismo, abbigliamento a compressione e costumi da bagno (5%–20% Spandex).
• Pantaloni in denim/elasticizzati: Offre comfort, elasticità e recupero delle pieghe (2%–5% Spandex).
• Intimo/Shapewear: Richiede una vestibilità morbida e aderente per modellare il corpo (10%–25% Spandex).
• Calzini/Calzetteria: Mantiene la forma e previene il rilassamento (2%–10% Spandex).

Tessili per la casa e applicazioni industriali (2%–10% Spandex)

• Arredamento per la casa: Utilizzato nei copridivani elasticizzati, nei rivestimenti dei materassi e nei tessuti per sedute per migliorare la vestibilità e prevenire le pieghe. Se utilizzati in spazi pubblici (cometele teatri), devono essere trattati con un materiale ignifugo per soddisfare gli standard NFPA 701 o BS 5852.
• Protezione industriale: Miscelato con cotone FR o aramide (ad esempio, 97% cotone FR + 3% spandex FR) per aggiungere comfort e mobilità agli indumenti protettivi (conforme alla norma EN ISO 11612).
• Tessuti medicali: Utilizzato per bendaggi e tutori elastici compressivi per garantire un controllo stabile della pressione.
• Interni per il trasporto: Utilizzato nei tessuti dei sedili di aerei, metropolitane e automobili, che devono essere trattati FR per soddisfare standard come FMVSS 302.

Conclusione: lo spandex è infiammabile, ma può essere utilizzato in sicurezza con la tecnologia FR

Lo spandex è effettivamente una fibra infiammabile (LOI 18%–20%), ma grazie a tecnologie ignifughe durevoli (in particolare la copolimerizzazione o la finitura ad alte prestazioni), può garantire la sicurezza antincendio mantenendo la sua elasticità.

In un'epoca in cui la sicurezza tessile è sempre più importante, le aziende possono scegliere diverse soluzioni ignifughe in base all'applicazione. Per l'abbigliamento protettivo industriale, la scelta migliore è uno Spandex ignifugo intrinsecamente ignifugo, miscelato con cotone/aramide ignifugo. Per l'arredamento della casa, è richiesto un rivestimento ignifugo resistente che soddisfi la norma NFPA 701. Lo Spandex ignifugo sta diventando la scelta ideale per combinare comfort e sicurezza.

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