Горюч ли спандекс? Анализ характеристик горения эластана

Спандекс (также известный как эластан или лайкра) славится своей непревзойденной эластичностью и комфортом, что делает его широко используемым в производстве спортивной одежды, медицинского текстиля и предметов домашнего обихода. Но безопасно ли это высокоэффективное волокно при пожаре? Горит ли оно или самозатухает? В этой статье мы подробно проанализируем химические свойства спандекса, его индекс горючести (LOI), три основных метода огнезащиты и стандарты испытаний, чтобы помочь вам полностью понять преимущества огнестойкого спандекса и его безопасность.

Основные выводы:

• Спандекс (эластан) – это легковоспламеняющийся синтетическое волокно с низким предельным кислородным индексом (ПКИ) 18-20%.
• Из-за своей полиуретановой химической структуры он быстро горит, плавится и образует опасные расплавленные капли.
• Огнестойкий (ОГ) спандекс изготавливается с использованием трех основных методов: сополимеризация (по своей сути огнестойкий), смешивание добавок и отделка поверхности.
• «Inherently FR» (сополимеризация) обеспечивает самую долговечную и стабильную огнестойкость, выдерживающую более 50 циклов стирки.
• Огнестойкий спандекс необходим для обеспечения безопасности при производстве защитной одежды (EN ISO 11612) и предметов домашнего обихода (NFPA 701).

Действительно ли спандекс (эластан) горит?

Да, спандекс — это легковоспламеняющееся, высокоэластичное синтетическое волокно.

С химической точки зрения спандекс (эластан) представляет собой полиуретановое волокно. Благодаря своей молекулярной структуре, богатой углерод-водородными связями, он легко разлагается при нагревании, выделяя горючие газы. Под воздействием открытого огня спандекс быстро скручивается, плавится и горит, выделяя чёрный дым и капли расплавленного металла. Эти капли могут воспламенить другие материалы и вызвать серьёзные вторичные ожоги кожи. Кроме того, горящий полиуретан разлагается с выделением токсичных газов, таких как изоцианаты, и имеет резкий, едкий запах.

Почему спандекс легко горит? Анализ химической структуры

Основная причина возгораемости спандекса кроется в его полиуретановой химической структуре, которая отличается высоким содержанием углеводородов и низкой температурой термического разложения.

Спандекс в основном состоит из мягкого полиэфира или полиуретана полиэфирного типа. Эта структура имеет два критических недостатка с точки зрения огнестойкости:

1. Высокое содержание углеводородов: Молекулярные цепи содержат большое количество групп –CH₂–, –O– и –NH–, которые являются горючими компонентами.
2. Низкая температура термического разложения: Спандекс имеет относительно низкую температуру возгорания, начиная термическое разложение при температуре около 230–260 °C. Он быстро трескается с выделением горючих газов, таких как угарный газ и углеводороды, что приводит к очень высокой скорости горения.

Характеристики горения спандекса

Специфическое поведение спандекса при горении существенно отличается от других волокон:

Свойство	Поведение спандекса (полиуретана) при горении
Трудность зажигания	Легко воспламеняется
Скорость горения	Быстрый
Цвет пламени	Ярко-желтое пламя
Горящие остатки	Расплавленные черные бусины
Запах	Резкий, едкий (токсичные пары)

Рейтинг воспламеняемости спандекса: каков его предельный кислородный индекс (ПКИ)?

Предельный кислородный индекс (ПКИ) спандекса составляетtel18–20%, что классифицирует его как легковоспламеняющийся материал.

Предельный кислородный индекс (ПКИ) — это основной показатель для измерения воспламеняемости материала. Он представляет собой минимальную концентрацию кислорода, необходимую для поддержания горения. Поскольку концентрация кислорода в воздухе составляет около 21%, любой материал с ПКИ ниже 21% будет продолжать гореть в воздухе после возгорания.

Показатель LOI спандекса значительно ниже порога безопасности в 21%, что означает, что он может поддерживать горение на воздухе и не является самозатухающим.

Сравнение LOI: спандекс и другие волокна

По сравнению с обычными текстильными волокнами, спандекс имеет высокий уровень воспламеняемости. Вы можете нажать на различные волокна, перечисленные в таблице ниже, чтобы просмотреть подробную информацию об их свойствах горения или огнестойкости:

Тип волокна	LOI (предельный кислородный индекс)	Класс воспламеняемости
Спандекс (полиуретан)	18–20%	Легковоспламеняющийся
Хлопок	18%	Легковоспламеняющийся
Полиэстер	20–22%	Горючий
Нейлон	20–22%	Горючий
Акрил	18.5%	Легковоспламеняющийся
FR Polyester	≥28%	Огнестойкий
Модакрил	28–32%	Огнестойкий
Арамид	28–30%	Огнестойкий / Самозатухающий
Стекловолокно	>100%	Негорючий

Как спандекс становится огнестойким? Три основных технологических пути

Поскольку спандекс по своей природе огнеопасен, для придания ему огнестойких свойств его необходимо подвергнуть химической модификации или обработке. Эти технологии в основном основаны на трёх механизмах: разбавлении газовой фазы, изоляции углеродным слоем и улавливании свободных радикалов. Коммерчески доступный огнестойкий спандекс производится в основном тремя способами:

Путь 1: Модификация сополимеризацией (по своей природе огнестойкая)

Это самый передовой и стабильный метод. На этапе полимеризации спандекса вводятся огнестойкие мономеры (например, производные ДОФО или фосфатные полиолы), содержащие фосфор, азот или кремний, благодаря чему огнестойкие элементы становятся неотъемлемой частью молекулярной цепи. Это основная технология, лежащая в основе Begoodtex FR Spandex, обеспечивающая постоянную безопасность и устойчивость к стиркам. Узнайте больше о наших Огнестойкая ткань Spandex.

• Преимущества: Огнестойкое свойство является постоянным, стабильным, немигрирующим и устойчивым к стиркам (более 50 циклов).
• Недостатки: Высокая стоимость, сложный процесс синтеза и потенциально небольшое снижение эластичности.
• Эффект: Значение LOI можно увеличить до 28–30%, достигнув классификации как «огнестойкий».

Способ 2: Добавка антипирена (физическое смешивание)

Это предполагает физическое добавление огнезащитных порошков или жидкостей (например, фосфорных, азотных или композитных огнестойких агентов) в прядильный раствор или полимерную систему Spandex.

• Преимущества: Относительно простой процесс и меньшие затраты.
• Недостатки: Огнестойкие агенты могут легко мигрировать (вымываться) и иметь низкую устойчивость к стиркам (эффективность может ухудшиться после 10 стирок).
• Эффект: LOI увеличивается до 24–27%.

Способ 3: Поверхностная огнезащитная отделка (после финишной обработки)

Это позволяет нанести огнезащитное покрытие или пропитку на поверхность готового волокна спандекса или ткани, содержащей спандекс (например, полиспандекс). Распространенные системы включают фосфорно-азотные (PN) покрытия (например, Pyrovatex, Proban) или силиконовые покрытия.

• Преимущества: Подходит для смесовых тканей, минимально влияет на эластичность и тактильные ощущения.
• Недостатки: Самая низкая стойкость к стиркам: качество изделия обычно ухудшается после 20–30 стирок.

Как тестируются огнестойкие свойства спандекса? Распространенные методы и стандарты

Испытания на воспламеняемость в первую очередь фокусируются на скорости горения, времени самозатухания, плавлении/каплепадении и скорости потери массы. Чтобы определить, соответствует ли ткань определенным стандартам безопасности. Разные области применения соответствуют разным стандартам испытаний:

• NFPA 701 (США): В основном используется для штор, занавесок и других текстильных изделий, подвешиваемых на ленту. Образец должен самозатухнуть в течение 2 секунд после удаления пламени, потеря массы должна составлять менее 40%, а горящие капли не должны образовываться.
• EN ISO 11612 (ЕС): Стандарт для защитной одежды. Испытания включают, среди прочего, индекс теплопередачи (HTI) после 10 секунд контакта с пламенем при температуре 650°C.
• FMVSS 302 (автомобильная промышленность): Стандарт США для материалов для внутренней отделки автомобилей. Требует горизонтальной скорости горения не более 100 мм/мин.
• BS 5852 (Великобритания): Используется для оценки пожаробезопасности мягкой мебели (например, диванов).

Типичные сценарии применения спандекса

Основная ценность спандекса заключается в его высокой эластичности (растягивается в 5–8 раз от первоначальной длины) и отличной способности восстанавливаться. Он редко используется отдельно. Вместо этого его смешивают в качестве функционального компонента (обычно в концентрации 2–25%) с такими волокнами, как хлопок, полиэстер и нейлон, что находит широкое применение в производстве одежды, домашнего текстиля и промышленных изделий.

Применение в одежде (2%–25% спандекс)

• Спортивная/активная одежда: Обеспечивает высокую эластичность, устойчивость к поту и воздухопроницаемость для брюк для йоги, велосипедной экипировки, компрессионной одежды и купальников (5–20 % спандекса).
• Джинсовые/эластичные брюки: Обеспечивает комфортную растяжимость и разглаживание складок (2–5 % спандекса).
• Нижнее белье/Корректирующее белье: Требуется мягкое, плотное облегание для коррекции фигуры (10%–25% спандекса).
• Носки/чулочно-носочные изделия: Сохраняет форму и предотвращает провисание (2–10 % спандекса).

Домашний текстиль и промышленное применение (2–10 % спандекс)

• Домашняя обстановка: Используется в чехлах для диванов, тканях для матрасов и тканях для сидений для улучшения посадки и предотвращения образования складок. При использовании в общественных местах (например, вtel, театрах) они должны быть обработаны огнезащитным составом в соответствии со стандартами NFPA 701 или BS 5852.
• Промышленная защита: Смешанный с огнестойким хлопком или арамидом (например, 97% огнестойкого хлопка + 3% огнестойкого спандекса) для придания защитной одежде комфорта и подвижности (соответствует стандарту EN ISO 11612).
• Медицинский текстиль: Используется для эластичных компрессионных бинтов и бандажей, обеспечивая стабильный контроль давления.
• Интерьеры транспортных средств: Используется в тканях для сидений в самолетах, метро и автомобилях, которые должны быть обработаны огнестойкими составами для соответствия таким стандартам, как FMVSS 302.

Вывод: спандекс огнеопасен, но его можно безопасно использовать с применением огнестойкой технологии.

Спандекс действительно является горючим волокном (ППИ 18–20 %), но благодаря прочным огнезащитным технологиям (в частности, сополимеризации или высокоэффективной отделке) он может стать пожаробезопасным, сохраняя при этом свою эластичность.

В эпоху, когда безопасность текстиля становится всё важнее, компании могут выбирать различные огнестойкие решения в зависимости от области применения. Для промышленной защитной одежды предпочтительным вариантом является огнестойкий спандекс в смеси с огнестойким хлопком/арамидом. Для предметов домашнего обихода требуется прочное огнестойкое покрытие, соответствующее стандарту NFPA 701. Огнестойкий спандекс становится идеальным выбором, сочетающим комфорт и безопасность.

Часто задаваемые вопросы