Свяжитесь с нами
Спасибо, что обратились! telнам подробнее о ваших потребностях — наша команда экспертов свяжется с вами в течение 24 часов.
Что такое предельный кислородный индекс (LOI)? Ключевой показатель огнестойкости
Индекс предельной концентрации кислорода (LOI) — один из важнейших показателей для оценки огнестойкости текстильных и полимерных материалов. В данной статье рассматривается значение этого профессионального показателя с точки зрения эксперта в области исследований и разработок текстильной промышленности, включая физические определения, логику расчетов, стандарты испытаний и промышленное применение. Для организаций, закупающих высокобезопасные огнестойкие ткани, понимание LOI важно не только для соблюдения нормативных требований, но и для поиска оптимального баланса между производительностью и экологичностью. Проще говоря, индекс предельной концентрации кислорода обозначает минимальную концентрацию кислорода, необходимую для поддержания стабильного горения материала в кислородно-азотной смеси; чем выше значение, тем выше огнестойкость материала.
Что такое индекс ограничения кислорода?
Индекс предельной концентрации кислорода обозначает минимальную концентрацию кислорода в кислородно-азотной смеси, необходимую для поддержания горения материала в заданных экспериментальных условиях. Он служит физическим критерием оценки легкости воспламенения текстильных материалов и обычно выражается в объемных процентах кислорода.
Основная физическая природа письма о намерениях
В атмосферной среде концентрация кислорода составляетtel21%. Если показатель кислородного индекса (LOI) материала ниже 21%, это означает, что он легко воспламеняется и непрерывно горит в естественном воздухе. И наоборот, если LOI значительно выше 21%, материалу требуется дополнительный кислород для поддержания горения, что обеспечивает его самозатухание в нормальных атмосферных условиях.
- Самоугасание: После устранения источника огня горение прекращается из-за недостатка кислорода.
- Стабильность: Метод определения потери массы при прокаливании (LOI) обеспечивает более точную классификацию по содержанию вредных веществ, чем традиционные методы горизонтального сжигания.
Логика математического расчета предельного кислородного индекса
В лабораторных условиях показатель LOI определяется не визуально, а путем точного контроля скорости потока кислорода и азота с использованием математической логики расчетов. Это значение напрямую отражает динамическое равновесие между скоростью образования горючих газов после термического разложения и потреблением кислорода.
Описание формулы физического расчета
В соответствии с соответствующими техническими стандартами, формула расчета предельного кислородного индекса выглядит следующим образом:
- [O2] обозначает объемный расход кислорода в газовой смеси.
- [N2] обозначает объемный расход азота в газовой смеси.
Регулируя расходомеры в стеклянной дымоходной трубе, специалисты определяют критическую точку, при которой образец может продолжать гореть в течение 2 минут или длина поврежденного участка составляет ровно 40 мм. Процентное содержание кислорода, зафиксированное в этот момент, является окончательным результатом.
Что означает уровень LOI?
Величина показателя LOI напрямую определяет сложность воспламенения и способность материала поддерживать горение в конкретных условиях окружающей среды. Более высокое числовое значение указывает на то, что материал более устойчив к воспламенению в условиях низкого содержания кислорода и обладает лучшими самозатухающими свойствами после удаления внешнего источника тепла; наоборот, более низкое значение указывает на большую зависимость от низкого уровня кислорода, что делает материал очень склонным к непрерывному горению в стандартном воздухе. Этот количественный показатель устраняет качественную неоднозначность понятия «огнестойкий» и обеспечивает точную классификацию для объектов, критически важных с точки зрения безопасности.
Таблица 1: Классификация характеристик сгорания материалов по интервалам потери при прокаливании
| Классификация | Диапазон LOI (%) | Физическое суждение | Пример применения |
|---|---|---|---|
| Легковоспламеняющийся | < 20% | Быстро воспламеняется и не может самозатухнуть на воздухе. | Необработанные хлопчатобумажные/вискозные ткани. |
| Горючий | 20% – 26% | Обеспечивает стабильное горение в стандартной атмосфере. | Стандартный промышленный полиэстер. |
| Огнестойкий (FR) | 26% – 34% | Самозатухающий; обеспечивает высокий запас прочности. | Светонепроницаемые ткани Begoodtex ВО . |
| Негорючий | > 35% | Чрезвычайно трудно воспламенить; в основном обугливается. | Арамидно-стекловолоконные композиты. |
Логика закупок, лежащая в основе этих цифр
В сфере закупок по вертикальным отраслям незначительные различия в значениях писем о намерениях представляют собой принципиальные существенные отличия:
- 21% LOI: Граница горения. Ниже неё вещества служат топливом для огня в обычном воздухе.
- 28% LOI: «Порог безопасности», часто требуемый международными стандартами, такими как BS 5867, призван обеспечить защиту от капель и ограничить распространение пламени.
- 32% LOI: Внутренний стандарт безопасности Begoodtex. Такая зависимость от кислорода гарантирует, что даже в сложных условиях пожара с повышенными температурами или конвекцией воздуха ткань остается физически стабильной.
Техническое сравнение международных стандартов ISO 4589 и ASTM D2863
Хотя основные принципы определения LOI универсальны, конкретные стандарты испытаний, разработанные для текстильных изделий в разных регионах, различаются по размеру образцов, методам зажигания и критериям оценки. Огнестойкие изделия, разработанные и производимые компанией Begoodtex, обычно проходят несколько стандартных проверок для обеспечения совместимости с мировым рынком.
Технические параметры ISO 4589 и ASTM D2863
В настоящее время стандарт ISO 4589 является общепризнанным на международном уровне общим принципом определения кислородного индекса пластмасс и тканей, в то время как американский стандарт ASTM D2863 больше ориентирован на динамический мониторинг процесса воспламенения. В Китае обычно применяется стандарт GB/T 5454-1997 «Текстиль – Поведение при горении – Метод определения кислородного индекса».
Стандартное сравнение деталей выполнения
- Технические характеристики образца: Для разных стандартов требуются образцы разных размеров, обычно 150 мм × 58 мм.
- Требования к воспламенителю: Горелки на пропане или бутане со строго контролируемой высотой пламени от 15 до 20 мм.
Таблица 2: Краткое сравнение технических параметров основных стандартов LOI
| Стандартный номер | Область применения | Индикатор ключевого суждения | Экологические требования |
|---|---|---|---|
| ISO 4589-2 | Пластмассы, ткани, пленки | Концентрация кислорода при сгорании в течение 180 секунд | Комнатная температура 23±2 градуса Цельсия |
| GB/T 5454 | Китайские текстильные стандарты | Кислород для 2-минутного ожога или повреждения 40 мм | Влажность до обработки: 65±5% |
| ASTM D2863 | Полимеры, пластмассы | Минимальное содержание кислорода для заданной скорости горения | Чрезвычайно высокая точность регулирования потока |
Как проводится стандартный тест на окисление (LOI)?
Проведение полного анализа кислородного индекса требует строгой лабораторной процедуры. Любое пренебрежение деталями процесса, такими как контроль влажности окружающей среды или вертикальность крепления образца, может привести к отклонению конечного значения кислородного индекса на 0,5–1,5%.
Стандартизированные этапы тестирования
- Предварительная обработка образца: Образцы обрабатываются в камере с постоянной температурой и влажностью в течение более 24 часов, чтобы исключить влияние влаги на теплоту сгорания.
- Ввод газовой смеси: Отрегулируйте клапаны подачи кислорода и азота, чтобы установить приблизительную начальную концентрацию кислорода.
- Верхнее зажигание: Используйте специальный воспламенитель, чтобы поджечь верхнюю центральную часть образца, двигаясь вниз.
- Наблюдение и регистрация: Контролируйте продолжительность и длительность сгорания образца.
- Пошаговое приближение: Регулируйте концентрацию кислорода с шагом 0,2% в зависимости от производительности до тех пор, пока не будет найдена критическая точка равновесия.
Обзор данных по показателю LOI для различных текстильных материалов
Понимание значений LOI различных базовых волокон помогает покупателям определить огнестойкость тканей еще на этапе производства. Технология Inherent Flame Retardant ( ВО ), на которой сосредоточена компания Begoodtex, предполагает введение эффективных огнезащитных элементов на стадии полимеризации, благодаря чему значения ВО значительно превосходят показатели обычных синтетических волокон.
Таблица 3: Сравнение измеренных значений LOI для обычных и функциональных волокон
| Тип волокна | Диапазон измеренных значений LOI (%) | Морфология сгорания |
|---|---|---|
| Натуральный хлопок | 17.0 – 18.5 | Быстро сгорает, раскалённо тлея |
| Стандартный полиэстер | 20.0 – 22.0 | При горении плавится, образуя капли |
| Шерсть | 24.0 – 25.0 | Естественная огнестойкость, пенообразование и обугливание |
| Арамид | 28.0 – 30.0 | Термостойкий, неплавкий, самозатухающий |
| Ткань Begoodtex ВО | 32.0 – 35.0 | Высокая стабильность, самозатухание, не образует капель |
Повлияют ли факторы окружающей среды на результаты теста?
Микросреда лаборатории оказывает существенное влияние на результаты испытаний на кислородное насыщение (LOI). В реальных научно-исследовательских и производственных условиях техническая команда Begoodtex должна исключить такие переменные, как температура и влажность, чтобы обеспечить достоверность и надежность заводских данных.
Микроскопическое воздействие температуры и влажности
При повышении лабораторной температуры усиливается тепловое движение молекул внутри волокна, а энергия активации для крекинга с образованием горючих газов уменьшается, что приводит к снижению измеренного LOI. Аналогично, высокая влажность увеличивает содержание влаги в образце; по мере испарения влага поглощает значительное количество тепла сгорания, что приводит к повышению измеренного LOI.
контрольные точки окружающей среды
- Регулировка температуры: В лаборатории необходимо поддерживать стандартную температуру 23 градуса Цельсия.
- Баланс влажности: Для предотвращения действия влаги в качестве «временного огнезащитного средства» образцы должны достичь равновесия влажности при определенном уровне влажности
Логика обеспечения безопасности, лежащая в основе стремления компании Begoodtex к высоким показателям LOI (договора о намерениях)
Почему компания Begoodtex настаивает на производстве огнестойких тканей с кислородным индексом выше 32%? Это делается не только для соответствия стандартам испытаний, но и с учетом требований безопасности в экстремальных условиях пожара. Высокий кислородный индекс означает, что ткань имеет более длительное время самовосстановления и меньший риск вторичного возгорания в условиях пожара с колеблющейся концентрацией кислорода.
Преимущества высокоэффективных тканей ВО
Традиционные огнестойкие ткани после финишной обработки могут иметь начальный индекс кислородного индекса (LOI) более 30%, но по мере увеличения количества циклов стирки и вымывания антипиренов LOI может быстро упасть ниже безопасного порога в 24%. Основная технология Begoodtex заключается в модификации на молекулярном уровне:
- Постоянство: После более чем 50 промышленных промывок колебания значения LOI составляют менее 1%.
- Экологическая безопасность: При сгорании не образуются токсичные галогенсодержащие газы, а выбросы дыма крайне низки, что соответствует требованиям экологически безопасного экспорта.
Как структура ткани влияет на кислородный индекс?
Даже при использовании одного и того же огнестойкого волокна физическая структура ткани (плетение, плотность, вес) может вызывать различия в показателе LOI. Это комплексное проявление эффектов физического барьера и воздухопроницаемости в текстильной промышленности.
Двойственная роль веса и плотности
Как правило, для тканей одного и того же материала, чем больше вес и толщина, тем выше значение LOI. Это объясняется тем, что более толстые ткани обладают большей теплоемкостью, способной поглощать больше тепла, а плотная структура ограничивает скорость проникновения кислорода внутрь ткани.
Структурный факторный анализ
- Однотонный против матового: В некоторых случаях атласные ткани могут гореть быстрее, чем стабильные полотняные ткани, из-за длинных швейных нитей.
- Чердак/Свая: Ворсовые ткани часто сталкиваются с более строгими требованиями, чем плоские, поскольку содержат большое количество воздуха (источника кислорода).
Необходимые показатели для комплексной оценки огнестойкости
Хотя индекс предельного содержания кислорода является ключевым показателем, это лабораторный тест, проводимый в статической среде, и он не может в полной мере отражать масштабы возгорания. В системе качества Begoodtex анализ индекса предельного содержания кислорода должен проводиться совместно с другими показателями тестирования.
Многомерная система оценки
Простое стремление к чрезвычайно высокому показателю LOI (например, более 40%) может привести к ухудшению тактильных ощущений и прочности ткани. Поэтому профессиональная оценка огнестойкости должна учитывать следующие параметры:
- Вертикальный тест на горение: Оценивает длину обугливания, время допламенного горения и время послесвечения (например, по стандарту NFPA 701).
- Тест на токсичность дыма: Оценивает концентрацию токсичных веществ, выделяющихся при сгорании.
- Скорость выделения тепла (HRR): Оценивает количество энергии, выделяемой за единицу времени.
Краткое содержание
Показатель предельного кислородного индекса (LOI) является техническим «критерием» огнестойкости текстильной промышленности. Поддерживая этот показатель на высоком уровне, 32% и выше, компания Begoodtex успешно создала надежный технический барьер в области защиты общественной безопасности. Покупателям следует уделять больше внимания не только показателю LOI, но и долговечности этого показателя, а также комплексным характеристикам материала в реальных условиях пожара, обеспечивая тем самым более надежную защиту при вертикальном применении.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Почему 27% LOI считается огнестойким материалом, в то время как Begoodtex требует более 32%?
Теоретически, минимальный показатель огнестойкости составляет 27%, однако условия пожара чрезвычайно сложны. Поддержание показателя LOI выше 32% обеспечивает резерв безопасности, гарантируя, что ткань останется стабильной — либо не загорится, либо самозатухнетtel— при высоких температурах и кислородных колебаниях, вызванных пожаром.
2. Нормально ли, если показатель LOI ткани снижается после 50 стирок?
Для тканей с огнестойким покрытием или подкладкой это неизбежное явление. Однако для технологии Begoodtex Inherent Flame Retardant ( ВО ) разница в показателе LOI до и после стирки незначительна, поскольку молекулы огнезащитного состава внедрены в длинные полимерные цепи и не вымываются моющими средствами.
3. Во всех ли стандартных тестах на огнестойкость используется кислородный индекс?
Не обязательно. Кислородный индекс в основном используется для отбора и классификации материалов на этапе НИОКР. Многие инженерные стандарты приемки (такие как американский NFPA 701 или британский BS 5867) больше ориентированы на длину обугливания и характеристики тления при вертикальных испытаниях на горение; кислородный индекс является основным базовым показателем, подтверждающим эти результаты.
4. Обязательно ли показатель LOI у плотной ткани выше, чем у легкой?
Этот вывод в целом верен для тканей из одного и того же материала. Более плотные ткани обладают большей тепловой инерцией. Однако при сравнении различных материалов легкая огнестойкая полупрозрачная штора Begoodtex (150 г/м²) может иметь значительно более высокий показатель LOI, чем плотная стандартная хлопчатобумажная декоративная ткань, благодаря своей эффективной химической огнестойкости.
5. Влияет ли феномен «расплавленной капли» при тестировании кислородного индекса на оценку?
Да. Если в процессе испытаний образец образует большое количество расплавленных капель, это может привести к отводу тепла и самозатуханию пламени, что, в свою очередь, может привести к ложно завышенному значению LOI. В тканях, разработанных компанией Begoodtex, используется технология подавления термического сжатия расплава, что эффективно предотвращает этот «обман с каплями» и гарантирует, что результаты испытаний отражают истинные огнезащитные свойства материала.