Metodología para ignifugar la madera, materiales y variables de estudio.

 

 Angel Lanchas 2  Por Angel Lanchas Hrvalejo

 

Introducción:

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Es renovable, sostenible, térmicamente eficaz y esto hace que se convierta en un componente fácilmente manufacturable, teniendo una contaminación medioambiental mínima. El uso de la madera puede restringirse por regulaciones de seguridad en relación a su ignifugabilidad y su retardabilidad a la llama haciendo disminuir sus prestaciones y características.

Los estudios encaminados a la búsqueda de nuevas formulaciones que retarden la ignifugación de la madera y sistemas de agotamientos de baño, pueden superar esta preocupación y pueden también permitir que una gama amplia de maderas puedan usarse incluso en las regulaciones más severas.

Las mejoras que se prevén pueden aportar estas dos variables introducidas en este estudio, así como son los rápidos calentamientos de las soluciones, llenados y vaciados mas mecanizados, son los aspectos más sobresalientes en la evolución sufrida en los tratamientos de la madera por inmersión y autoclave.

Este artículo habla de los puntos que se tienen que tener en cuenta a la hora de realizar un estudio encaminado a desarrollar unas formulaciones ignifugas para la madera en los laboratorios.

Objetivos técnicos de la ignifugación.

 El tratamiento que tiene que sufrir la madera tiene como objetivo el mejorar el comportamiento ignifugo mediante la aplicación de retardantes reactivos al fuego por sistemas de aplicación superficial y por  impregnación en baños de agotamiento abiertos y cerrados.

El estudio se debe realizar con dos maderas usadas en el campo de la construcción, como son el Pino y el Ayous,  mejorando sus prestaciones de reacción al fuego y solventando parte de los problemas tenidos con otros tratamientos.

 Estado del arte.

Los productos retardantes de llama o ignifugantes que se emplean en la madera pueden ser clasificados en tres categorías.

  • Los que se incorporan  mediante la impregnación estando la madera en su estado previo a su manufacturado como es la  tabla o tablón.
  • Los que se incorporan mediante la impregnación después de la fabricación del producto, esto es, ventanas de madera, contrachapados, paneles de partículas y de fibras, etc.
  • Los que se incorporan en las capas superficiales de la madera después de terminado el producto, bien en las propias fábricas o in-situ.

Los aspectos termodinámicos del sistema.

El equilibrio del baño de impregnación en su aspecto más general es un equilibrio físico-químico y como tal, su conocimiento es muy importante para el estudio racional de la impregnación de la madera con productos ignifugantes.

Viendo el estado físico de las sustancias que intervienen en el tratamiento, fibras de la madera en estado sólido y principios activos de ignifugación en estado liquido y en disolución, el sistema puede considerarse como equilibrio heterogéneo.

El estado de equilibrio termodinámico de tratamiento quedará definido por el siguiente conjunto de variables:

.-  La temperatura

.-  La presión

.-  Los vacíos

.-  La velocidad de circulación del baño

.-  La composición y concentración de los productos químicos

Los materiales ignifugantes:

Estos materiales ignifugantes parten de una premisa de la cual se debe tener en cuenta a la hora de seleccionarlos, y que son:

  1. Aceleración de la pirolisis de la madera
  2. Reducción de la cantidad de volátiles
  3. Incremento de la cantidad de carbón residual
  4. Hidrólisis de la madera
  5. Agente controlador de la llama
  6. Supresor de la combustión interna de la madera
  7. Reducción de la propagación de la llama
  8. No propagación de la llama superficial.

Variables de los tratamientos de ignifugación:

 Es importante definir el tipo de tratamiento ignifugante que se va a realizar para la selección preliminar de los compuestos enumerados anteriormente.

Las variables a tener en cuenta a la hora de realizar un tratamiento de ignifugación son las siguientes.

  • Concentración del compuesto ignifugante.
  • Temperatura del baño.
  • Tiempo de tratamiento en horas.
  • Relación de baño: analizar el peso de madera por cantidad de agua.
  • Agitación de baño.
  • Secado de la madera previo al ensayo de reacción al fuego.

Verificación preliminar de los tratamientos ignifugantes.

Una vez definidos los compuestos ignifugantes y el sistema de tratamiento, es importante  realizar unos ensayos consistentes en exponer el producto tratado a una pequeña llama según la norma  UNE –EN ISO 11.925-2  “ Inflamabilidad de los productos de construcción cuando se someten a la acción directa de la llama”. Con este ensayo se puede ver si las formulaciones tratadas empiezan a surtir efecto.

pequeña llama

probetas 2probetas

Esta primera prueba consiste en el equipo de llama única, elequipo y las probetas ensayadas han sido las indicadas a continuación

Este ensayo permite eliminar parte de las formulaciones ensayadas a diferentes concentraciones con los productos ignifugantes seleccionados, y quitar los compuestos menos apropiados.

Sistema de tratamiento

Los sistemas de tratamiento de la madera están basados en dos sistemas

A)    Sistema de tratamiento por baño abierto

El sistema ha sido desarrollado para poder trabajar a una cierta temperatura con agitación y durante un tiempo determinado.

baño

 

 

 

 

 

 

B)  Sistema de tratamiento por autoclave

1        Vacío inicial: se llevan las probetas tratadas a Presión de 30-40 milibares durante 30 minutos

2        Presión incidente: se incide a una presión de 3 bares durante 1 hora

3        Vacío final: se realiza un vacío de 30-40 milibares durante 45 minutos

autoclave

 

 

 

 

 

 

Resultados obtenidos con los tratamientos

Con los  productos resultantes de las formulaciones se ha procedido a tratar las nuevas probetas en el baño abierto y cerrado ( autoclave) con el nuevo sistema de validación ( epirradiador ) para obtener la clasificación M según la norma UNE 23-727-90.

probeta quemada

Materiales auxiliares en la impregnación:

En la mayoría de los tratamientos de fibras naturales y celulosicas, se emplean compuestos auxiliares para facilitar el tratamiento, mejorar las prestaciones de los compuestos importantes y facilitar su penetración.

En los estudios realizados se han analizado los agentes humectantes y las resinas de acompañamiento a los principios activos ignifugantes.

Agentes humectante:

La mejora del poder de mojado de un liquido por los agentes tensoactivos , es decir, el aumento de la facultad de extensión del liquido sobre un substrato dado, o de su poder de penetración en los poros, es una característica que depende esencialmente de las propiedades superficiales.

Analizando lo mas comúnmente utilizados que son los tensoactivos no iónicos emulsionantes o humectantes, vemos que son útiles para facilitar tanto la difusión de los productos ignifugantes en la madera, hacer mas mojante la solución, facilitar el contacto con las zonas grasas de la madera con los productos ignifugantes , y facilitar el ataque a la celulosa de la madera.

Resinas:

En las formulaciones de compuestos ignifugantes existe la posibilidad de incorpora resinas que actúan de fijadores del producto químico . Estas resinas tienen que ser compatibles con la formulación generada entre sales/ resina /agua .

Características y prestaciones de los tratamientos ignifugantes:

Todo tratamiento ignifugante de la madera tiene que tener muy bien definidas las formulaciones como consecuencia de los estudio realizados, ya que estas tienen que poder aguantar las degradaciones a la luz ultravioleta, a la climatología del tiempo en estufas para analizar las posibles exudaciones con o sin barniz, conservación al almacenaje, etc

 

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