O que é o Índice Limite de Oxigênio (LOI)? Um indicador fundamental do desempenho de retardantes de chama

O Índice Limite de Oxigênio (LOI) é um dos indicadores mais importantes para avaliar a resistência à chama de têxteis e materiais poliméricos. Este artigo visa desvendar a importância desse valor técnico para a segurança, sob a perspectiva de um especialista em P&D têxtil, abordando definições físicas, lógica de cálculo, normas de teste e aplicações industriais. Para organizações que adquirem tecidos com alta resistência à chama, compreender o LOI não se resume apenas à conformidade regulatória, mas também a encontrar o equilíbrio ideal entre desempenho e sustentabilidade. Em termos simples, o Índice Limite de Oxigênio refere-se à concentração mínima de oxigênio necessária para manter a combustão estável de um material em uma mistura de oxigênio e nitrogênio; quanto maior o valor, maior a resistência à chama do material.

O que é o Índice Limitante de Oxigênio?

O Índice Limite de Oxigênio refere-se à concentração mínima de oxigênio em uma mistura de oxigênio e nitrogênio necessária para que um material mantenha o estado de combustão sob condições experimentais específicas. Ele serve como um parâmetro de avaliação física para determinar a facilidade de ignição de têxteis e é normalmente expresso como uma porcentagem em volume de oxigênio.

A natureza física essencial da LOI

No ambiente atmosférico, a concentração de oxigênio ételaproximadamente 21%. Se o LOI (Índice Limite de Ignição) de um material for inferior a 21%, significa que ele inflama facilmente e queima continuamente no ar natural. Por outro lado, se o LOI for significativamente superior a 21%, o material requer oxigênio adicional para manter a combustão, uma característica que lhe confere propriedades de autoextinção em condições atmosféricas normais.

• Autoextinção: O material interrompe a combustão com chamas assim que a fonte de ignição é removida, devido ao suprimento insuficiente de oxigênio.
• Estabilidade: Como método de análise quantitativa, a perda por ignição (LOI) proporciona uma classificação de qualidade mais precisa do que os métodos tradicionais de queima horizontal.

A lógica matemática do cálculo do Índice Limite de Oxigênio

Em um ambiente laboratorial, o LOI não é determinado por estimativa visual, mas sim por meio do controle preciso das taxas de fluxo de oxigênio e nitrogênio, utilizando lógica de cálculo matemático. Esse valor reflete diretamente o equilíbrio dinâmico entre a taxa de geração de gás combustível após a decomposição térmica e o consumo de oxigênio.

Descrição da fórmula de cálculo físico

De acordo com as normas técnicas pertinentes, a fórmula de cálculo do Índice Limite de Oxigênio é a seguinte:

1. [O2] representa a taxa de fluxo volumétrico de oxigênio na mistura gasosa.
2. [N2] representa a taxa de fluxo volumétrico de nitrogênio na mistura gasosa.

Ajustando os medidores de fluxo na chaminé de vidro, os técnicos encontram um ponto crítico em que a amostra pode continuar queimando por 2 minutos ou o comprimento danificado é exatamente de 40 mm. A porcentagem de oxigênio registrada nesse momento é o resultado final.

O que significa o nível LOI?

A magnitude do valor LOI determina diretamente a dificuldade de ignição e a capacidade de sustentar a combustão de um material sob condições ambientais específicas. Um valor numérico mais alto indica que um material é mais resistente à ignição em ambientes com baixo teor de oxigênio e apresenta propriedades de autoextinção superiores após a remoção da fonte de calor externa; inversamente, um valor mais baixo significa uma maior dependência de níveis mais baixos de oxigênio, tornando o material altamente propenso à combustão contínua em ar padrão. Essa métrica quantitativa elimina a ambiguidade qualitativa de "à prova de fogo" e fornece uma classificação precisa para locais críticos em termos de segurança.

Tabela 1: Classificação do desempenho de combustão de materiais por meio de intervalos de LOI (perda por ignição)

Classificação	Faixa de LOI (%)	Julgamento Físico	Exemplo de aplicação
Altamente inflamável	< 20%	Inflama-se rapidamente e não se extingue espontaneamente no ar.	Tecidos de algodão/rayon não tratados.
Combustível	20% – 26%	Promove combustão estável em atmosfera padrão.	Poliéster industrial padrão.
Retardante de chama (FR)	26% – 34%	Autoextingue-se; proporciona elevadas margens de segurança.	Tecidos Begoodtex RCI Blackout.
Não combustível	> 35%	Extremamente difícil de acender; produz principalmente carvão.	Compósitos de aramida/fibra de vidro.

A lógica de compras por trás dos números

Em processos de compras em setores industriais verticais, pequenas diferenças nos valores de LOI representam distinções materiais fundamentais:

• 21% LOI: O limite de combustão. Abaixo deste limite, os materiais atuam como combustível para o fogo no ar normal.
• 28% LOI: O "Limiar de Segurança" é frequentemente exigido por normas internacionais como a BS 5867 para garantir que o líquido não goteje e que a propagação da chama seja limitada.
• 32% LOI: Norma de segurança interna da Begoodtex. Esse nível de dependência de oxigênio garante que, mesmo em incêndios complexos com temperaturas elevadas ou convecção de ar, o tecido permaneça fisicamente estável.

Comparação técnica das normas internacionais ISO 4589 e ASTM D2863

Embora os princípios básicos do LOI sejam universais, as normas de teste específicas formuladas para têxteis em diferentes regiões variam em termos de tamanho da amostra, métodos de ignição e critérios de avaliação. Os produtos retardantes de chama desenvolvidos e produzidos pela Begoodtex geralmente passam por múltiplas verificações de normas para garantir a compatibilidade com o mercado global.

Parâmetros técnicos das normas ISO 4589 e ASTM D2863

A norma ISO 4589 é atualmente o princípio geral internacionalmente reconhecido para testes de índice de oxigênio em plásticos e tecidos, enquanto a norma americana ASTM D2863 concentra-se mais no monitoramento dinâmico do processo de ignição. Na China, a norma GB/T 5454-1997 “Têxteis – Comportamento de combustão – Método do índice de oxigênio” é normalmente implementada.

Comparação de detalhes de execução padrão

• Especificações da amostra: Diferentes normas exigem tamanhos de amostra variados, geralmente 150 mm × 58 mm.
• Requisitos do Igniter: Queimadores de propano ou butano com altura da chama rigorosamente controlada entre 15 mm e 20 mm.

Tabela 2: Breve comparação dos parâmetros técnicos para as principais normas de LOI (Nível de Inflamabilidade)

Número padrão	Âmbito de aplicação	Indicador de Julgamento Essencial	Requisitos ambientais
ISO 4589-2	Plásticos, tecidos, filmes	Concentração de oxigênio para queimadura de 180 segundos	Temperatura ambiente 23±2 graus Celsius
GB/T 5454	normas têxteis chinesas	Oxigênio por 2 minutos de queimadura ou 40 mm de dano	Umidade 65±5% antes do tratamento
ASTM D2863	Polímeros, plásticos	Oxigênio mínimo para taxa de combustão específica	Precisão de controle de fluxo extremamente alta

Como é realizado um teste LOI padrão?

A realização de um teste completo de índice de oxigênio requer um processo laboratorial rigoroso. Qualquer negligência em detalhes operacionais, como o controle da umidade ambiental ou a verticalidade da fixação da amostra, pode levar a um desvio no valor final do LOI de 0,5% a 1,5%.

Etapas de teste padronizadas

1. Pré-tratamento da amostra: As amostras são tratadas em uma câmara de temperatura e umidade controladas por mais de 24 horas para eliminar a interferência da umidade no calor da combustão.
2. Entrada de gás misto: Ajuste as válvulas de oxigênio e nitrogênio para definir uma concentração inicial estimada de oxigênio.
3. Ignição superior: Utilize um ignitor especializado para inflamar a parte superior central da amostra, de cima para baixo.
4. Observação e registro: Monitore a duração e o tempo de combustão da amostra.
5. Aproximação passo a passo: Ajuste a concentração de oxigênio em incrementos de 0,2% com base no desempenho até encontrar o ponto de equilíbrio crítico.

Uma visão geral dos dados de LOI para diferentes materiais têxteis

Compreender os valores de LOI (Índice Limite de Oxigênio) de diversas fibras base ajuda os compradores a identificar o potencial retardante de chamas dos tecidos desde a sua origem. A tecnologia RCI (Retardante de Chamas Inerente), foco da Begoodtex, injeta elementos retardantes de chamas eficientes durante a etapa de polimerização, fazendo com que seus valores superem em muito os das fibras sintéticas comuns.

Tabela 3: Comparação dos valores de LOI medidos para fibras comuns e funcionais

Tipo de fibra	Faixa de LOI medida (%)	Morfologia da Combustão
Algodão virgem	17.0 – 18.5	Queima rapidamente com brasas incandescentes
Poliéster padrão	20.0 – 22.0	Derrete ao queimar, produzindo gotículas
Lã	24.0 – 25.0	Resistência natural à chama, espumas e carbonização
Aramida	28.0 – 30.0	Resistente ao calor, não derrete, autoextinguível
Tecido Begoodtex RCI	32.0 – 35.0	Altamente estável, autoextinguível, sem gotículas

Os fatores ambientais podem interferir nos resultados dos testes?

O microambiente do laboratório tem um efeito de intervenção significativo nos resultados dos testes de LOI (perda ao inibitório). Na prática de P&D e produção, a equipe técnica da Begoodtex precisa eliminar variáveis ​​como temperatura e umidade para garantir a autenticidade e a confiabilidade dos dados de fábrica.

Efeitos microscópicos da temperatura e da umidade

Quando a temperatura do laboratório aumenta, o movimento térmico das moléculas dentro da fibra se intensifica e a energia de ativação para a quebra em gases combustíveis diminui, resultando em um LOI (Índice Limite de Oxigênio) medido menor. Da mesma forma, a alta umidade aumenta o teor de umidade na amostra; à medida que a umidade evapora, ela absorve uma quantidade substancial de calor de combustão, fazendo com que o LOI medido seja maior.

Pontos de controle ambiental

• Controle de temperatura: O laboratório deve ser mantido a uma temperatura padrão de 23 graus Celsius.
• Equilíbrio de umidade: As amostras devem atingir o equilíbrio de umidade em um nível específico de umidade para evitar que a umidade atue como um "retardante de chama temporário"

A lógica de segurança por trás da busca da Begoodtex por um alto nível de inércia (LOI)

Por que a Begoodtex insiste em produzir tecidos retardantes de chamas com um índice de oxigênio limite (LOI) acima de 32%? Isso não se deve apenas ao cumprimento das normas de teste, mas também a considerações de segurança para cenários extremos de incêndio. Um alto índice de oxigênio significa que o tecido tem um tempo de autorrecuperação maior e um menor risco de incêndio secundário em ambientes com concentrações de oxigênio variáveis.

Vantagens dos tecidos RCI de alto desempenho

Os tecidos tradicionais com tratamento retardante de chamas aplicado após a lavagem podem apresentar um índice de oxigênio limite (LOI) inicial superior a 30%, mas, com o aumento dos ciclos de lavagem e a consequente lixiviação dos retardantes de chamas, o LOI pode cair rapidamente abaixo do limite de segurança de 24%. A principal tecnologia da Begoodtex reside na modificação em nível molecular:

• Permanência: Após mais de 50 lavagens industriais, a flutuação do valor LOI é inferior a 1%.
• Segurança ambiental: Não são produzidos gases halogenados tóxicos durante a combustão, com emissão de fumaça extremamente baixa, atendendo aos requisitos ambientais de exportação sustentáveis.

Como a estrutura do tecido afeta o índice de oxigênio?

Mesmo com a mesma fibra retardante de chamas, a estrutura física do tecido (trama, densidade, gramatura) pode causar diferenças no índice de oxigênio limite (LOI). Isso demonstra a abrangência dos efeitos da barreira física e da permeabilidade ao ar na engenharia têxtil.

O papel duplo do peso e da densidade

De modo geral, para tecidos do mesmo material, quanto maior o peso e a espessura, maior o valor de LOI (Índice de Perda de Oxigênio). Isso ocorre porque tecidos mais espessos têm maior capacidade térmica, podendo absorver mais calor residual, e estruturas densas limitam a taxa de penetração de oxigênio no interior do tecido.

Análise de fatores estruturais

• Liso vs. Cetim: Em alguns casos, os tecidos de cetim podem queimar mais rapidamente do que os tecidos lisos estáveis ​​devido às longas linhas de flutuação.
• Sótão/Pile: Os tecidos de pelo geralmente enfrentam desafios mais rigorosos do que os tecidos planos, pois contêm uma grande quantidade de ar (fonte de oxigênio).

Indicadores necessários para uma avaliação abrangente da resistência à chama

Embora o Índice Limite de Oxigênio (LOI) seja um indicador fundamental, trata-se de um teste laboratorial realizado em ambiente estático e, portanto, não representa completamente a extensão de um incêndio. No sistema de qualidade da Begoodtex, o LOI deve ser analisado em conjunto com outros indicadores de teste.

Sistema de avaliação multidimensional

Buscar simplesmente um LOI extremamente alto (por exemplo, acima de 40%) pode comprometer o toque e a resistência do tecido. Portanto, a avaliação profissional de retardantes de chama deve combinar os seguintes parâmetros:

1. Teste de queima vertical: Avalia o comprimento da carbonização, o tempo de pós-chama e o tempo de incandescência (por exemplo, de acordo com a norma NFPA 701).
2. Teste de toxicidade da fumaça: Avalia a concentração de substâncias tóxicas emitidas durante a combustão.
3. Taxa de Liberação de Calor (HRR): Avalia a energia liberada por unidade de tempo.

Resumo

O Índice Limite de Oxigênio (LOI) é o padrão técnico da indústria têxtil retardante de chamas. Ao manter esse valor em um nível elevado de 32% ou superior, a Begoodtex estabeleceu com sucesso uma sólida barreira técnica no campo da proteção da segurança pública. Para os compradores, além de se concentrarem no LOI, devem dar mais atenção à durabilidade desse valor e ao desempenho geral do material em cenários reais de incêndio, proporcionando assim uma proteção de segurança mais confiável para aplicações verticais.

Perguntas frequentes (FAQ)