Desarrollo de Formulaciones ignífugas para la madera (2ª Parte)

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Desarrollo de Formulaciones ignífugas para la madera

2ª Parte

Por Angel Lanchas Hervalejo

En esta 2ª parte se van a analizar los resultados de las probetas tratadas con los productos ignifugantes impregnadas en un baño abierto a 70º C durante 2 horas de tratamiento y con sistema de agitación del producto ignifugante. Y por otra parte probetas impregnadas en sistema de vacio-presión mediante un autoclave.

Resultados de los ensayos con llama única de los materiales ignifugantes

A la hora de evaluar los resultados de dicho ensayo, se debe saber a que hacen referencia las variables medidas para la interpretación de las gráficas:

Tiempo de inflamación: es el tiempo cuando empieza a arder la madera.

Tiempo de ignición: es el tiempo en el que la llama perdura en la superficie de la madera.

Dada la cantidad de productos que tenemos que ensayar, primero se ha procedido a ensayar todos los productos al 10%.

En la siguiente grafica se representan los datos de las variables de análisis :

Resultados obtenidos al 10% de concentración de material ignifugante

Las conclusiones al 10% obtenida, siempre comparando con los datos de la madera del ayous sin tratar, son las siguientes

Hay tres productos que su poder ignifugante es muy satisfactorio, y son el fosfato trisódico hidrato, el perborato sódico y el hiposulfito sódico.
Por los tiempos de ignición elevados, se descartan productos tales como:
1. Polifosfato amónico
2. Persulfato potásico
3. Sulfato sódico
4. Tiosulfato sódico
5. Metabisulfito sódico
A la hora de evaluar los tiempos de inflamación por el poco retardo que aporta a la madera se descarta el fosfato de trietileno.

Resultados obtenidos al 15% de concentración de material ignifugante

Al comienzo del trabajo con el 15% se eliminan 10 productos trabajados al 10% y que han dado unos resultados muy negativos.

Mediante la siguiente gráfica, se evalúan los productos restantes con el fin de llegar a una preselección de materias ignifugantes interesantes para ensayarlos frente a la reacción al fuego.

De esta gráfica, las conclusiones que se sacan al 15% son las siguientes:

Si se analiza el tiempo de ignición, esta claro que los productos eliminados serian el bisulfito sódico fundido y el polifosfato amónico ( 65 % P₂O₅ )
Por otra parte, se ve que a medida que se aumenta la concentración del Bórax, en este caso, no se produce ignición.
Se descarta el silicato sódico , al comparar el valor del tiempo de ignición respecto a la mayoría de productos evaluados.
Se descartan 2 productos químicos pirofosfato amónico y fosfatos mono y diamónicos porque tienen problemas de penetración del producto en la madera, por lo tanto, se ven unas manchas muy claras en la superficie que pueden influir directamente en el tiempo de análisis.
En el caso del persulfato amónico, se ve que a concentración del 15% su resultado es medianamente favorable, pero como al 10% se ve que el tiempo de ignición alcanzado es más elevado, se descarta por este motivo

Selección de productos en función de los resultados obtenidos en el ensayo de la llama única

Una vez realizado todos los respectivos tratamientos en baño abierto al 10 y 15% con los productos ignifugantes seleccionados, se procede a la eliminación de los compuestos menos apropiados.

Lista de los productos seleccionados para continuar con el estudio.

Nº	Productos seleccionados
1	Monofosfato amónico
2	Sulfato amónico
3	Fosfato trisódico 12 hidrato
4	Ácido bórico
5	Perborato sódico
6	Hiposulfito sódico
7	Borax
8	Amonio dihidrógeno fosfato
9	Ácido fosfórico
10	Sulfamato amónico

Paso a probeta según normativa UNE 23-727-90

Hasta el momento se han realizado los ensayos de llama única con un tipo de probeta que nos interesaba debido a tener que realizar muchos ensayos. Pero por otra parte, esta probeta no permite realizar el ensayo para su clasificación según la normativa indicada.

Por lo tanto nos vemos en la necesidad de iniciar los ensayos con otro tipo de probeta de otras medidas para poder definir la clasificación de estos materiales según una normativa.

Las nuevas medidas de estas probetas según normativa son: 200 x 300 mm

Para la preparación de esta probeta nos vemos en la necesidad de tener que unir 3 lamas para poderla obtener

Tamaño de lama unitaria

Lamas unidas para la realización del ensayo del epirradiador (antes del ensayo)

Detalle de unión de lamas para el ensayo del epirradiador

La unión de estas lamas para poder obtener el tamaño de probeta a ensayar se ha efectuado por un sistema de unión de atornillado según el esquema siguiente.

Sistema de tratamiento a las nuevas probetas

Se han tenido que emplear otros equipos para la preparación de las probetas, con el fin de asegurarnos una buena clasificación de los tratamientos.

Por otra parte y llegados a este punto también se ha visto la necesidad de duplicar el tipo de tratamiento, por lo que a partir de ahora se comenzara a trabajar con el sistema de autoclave.

A continuación se indican los dos sistemas de tratamiento seguidos a partir de esta fase.

A) Sistema de tratamiento por baño abierto

Equipo empleado en el tratamiento de baño abierto

Ciclos de tratamiento en baño abierto

Los ciclos de tratamiento en baño abierto que se van a realizar son los siguientes:

1 Temperatura de baño: 70ºC

2 Tiempo de tratamiento: 2 horas

3 Agitación de baño: alto

4 Relación baño madera/ignifugante: 1/10

5 Secado en estufa con ventilación con aire caliente: a 40-50ºC durante 2-3días hasta obtener un 12% de humedad de equilibrio de la madera.

B) Sistema de tratamiento por autoclave

Equipo empleado en el tratamiento de autoclave

Ciclos de tratamiento en baño cerrado (autoclave )

Vacío inicial: se llevan las probetas tratadas a Presión de 30-40 milibares durante 30 minutos
Presión incidente: se incide a una presión de 3 bares durante 1 hora
Vacío final: se realiza un vacío de 30-40 milibares durante 45 minutos

Ensayo de reacción al fuego de la madera según norma UNE (Epirradiador)

Una vez definidos los 10 productos que vamos a continuar en el estudio y la forma de tratamiento que vamos a seguir en este trabajo, se ha procedido a realizar un ensayo de reacción al fuego de los materiales de construcción, según la norma UNE 23-727-90 “Ensayos de reacción de los materiales de construcción. Clasificación de los materiales utilizados en la construcción “, mediante el equipo denominado Epirradiador.

Este ensayo consiste en exponer a una madera tratada con producto ignifugante, en un intervalo de tiempo, a un foco radiante en el cual se evaluaran distintas variables (tiempo de inflamación de cara anterior y posterior de la madera, calor de reacción de la madera) que nos dará la clasificación del material rígido.