Ignifugación de madera y sus derivados con unanueva fórmula a base de sales inorgánicas hidrosolubles.Fireproofing of wood and its derivatives with anew formula based on water-soluble inorganic salts.
El objeto de esta Patente de Invención es elpoder realizar un tratamiento completo de protección contra elfuego de madera y sus derivados con una nueva fórmula en disoluciónacuosa de sulfato amónico, ácido bórico y bórax, mediante aplicaciónde ciclos de vacío-presión en un autoclave.Pudiendo alcanzar en el caso de revestimientos de madera maciza(frisos y tarimas) la clase M1 (material no inflamable) según lanorma UNE 23727-90; permitiendo así el cumplimientode las exigencias de la normativa española en cuanto a protecciónde incendios en la edificación.The object of this Invention Patent is theto be able to carry out a complete protection treatment againstwood fire and its derivatives with a new formula in solutionaqueous ammonium sulfate, boric acid and borax, by applicationof vacuum-pressure cycles in an autoclave.Being able to reach in the case of solid wood coverings(friezes and pallets) class M1 (non-flammable material) according tostandard UNE 23727-90; thus allowing complianceof the requirements of Spanish regulations regarding protectionof fires in the building.
Desde la antigüedad, la madera ha sido utilizadacomo material de construcción (suelos, paredes, tedios, muebles,casas de madera, pallets, etc). Sin embargo, con el paso de losaños, la madera ha sido relegada a un segundo término debidofundamentalmente al hecho de que la gente está cada vez mássensibilizada con el tema del fuego, y al mismo tiempo esto hatraído en consecuencia una serie de reglamentaciones sobre el comportamiento al fuego de los materiales usados en carpintería,situando a la madera, debido a su naturaleza combustible, en claradesventaja frente a otros materiales de recubrimiento, siendonecesaria su ignifugación.Since ancient times, wood has been usedas building material (floors, walls, tedios, furniture,wooden houses, pallets, etc). However, with the passage ofyears, the wood has been relegated to a second term duefundamentally to the fact that people are increasinglysensitized to the issue of fire, and at the same time this hasbrought accordingly a series of regulations on thefire behavior of materials used in carpentry,placing wood, due to its combustible nature, in cleardisadvantage compared to other coating materials, beingFireproofing is necessary.
Particularmente en España, el reglamento esencialque regula las medidas de protección contra el incendio es laNorma básica de la edificación-Condiciones deprotección contra incendios, 1996 (NBE-CPI/96).Es un Real Decreto de aplicación nacional, elaborado por unaComisión Interministerial, dirigida por el Ministerio de ObrasPúblicas, Transporte y Medio Ambiente (MOPTMA). En ella seestipulan los mínimos que la edificación, según su uso final(excepto uso industrial), debe cumplir en cuanto a diseño y amedidas de protección pasiva y activa. En ella se recogen yconvierten en obligatorios los ensayos que sirven para justificarel cumplimiento con las exigencias ahí establecidas.Particularly in Spain, the essential regulation that regulates fire protection measures is theBasic Building Standard-Fire Protection Conditions , 1996 (NBE-CPI / 96). It is a Royal Decree of national application, prepared by an Interministerial Commission, directed by the Ministry of Public Works, Transportation and Environment (MOPTMA). It stipulates the minimum that the building, according to its final use (except industrial use), must meet in terms of design and passive and active protection measures. In it, the tests that serve to justify compliance with the requirements established therein are collected and made mandatory.
Así, en el capítulo 3 de dicha norma, titulado:"Comportamiento ante el fuego de los elementos constructivos ymateriales" se definen las exigencias de comportamiento ante el fuego de los materiales fijando la clase que deben alcanzar conformea la norma UNE 23727. Estas clases se denominan: M0, M1, M2, M3 yM4. El número de la denominación de cada clase indica la magnitudrelativa con la que los materiales correspondientes pueden favorecer el desarrollo de un incendio.Thus, in chapter 3 of said norm, entitled:"Fire behavior of constructive elements andmaterials "behavioral requirements are defined before thematerials fire setting the class they must reach accordingto UNE 23727. These classes are called: M0, M1, M2, M3 andM4 The denomination number of each class indicates the magnituderelative with which the corresponding materials canfavor the development of a fire.
La clase M0 indica que un material es nocombustible ante la acción térmica normalizada del ensayocorrespondiente. Un material de clase M1 es combustible pero noinflamable, lo que implica que su combustión no se mantiene cuandocesa la aportación de calor desde un foco exterior. Los materialesde clase M2, M3 y M4 pueden considerarse, de un grado deinflamabilidad baja, media y alta, respectivamente. La madera es unmaterial que se clasifica en la clase M3 o M4 (dependiendo delespesor, humedad y familia), aunque en general, en el caso derevestimientos es M4, debido a su bajo espesor.Class M0 indicates that a material is notfuel against the normalized thermal action of the testcorrespondent. A class M1 material is combustible but notflammable, which implies that its combustion is not maintained whenheat input ceases from an external focus. The materialsof class M2, M3 and M4 can be considered, of a degree oflow, medium and high flammability, respectively. Wood is amaterial that is classified in class M3 or M4 (depending on thethickness, humidity and family), although in general, in the case ofCoatings is M4, due to its low thickness.
Esta norma básica establece requisitos decomportamiento ante el fuego a los materiales de acabado orevestimiento, al mobiliario fijo que represente una implantación masiva en locales de determinado uso y a todos aquellos materialesque por su abundancia o situación, puedan acrecentar lapeligrosidad de un incendio. En general, de forma muy resumida, losmateriales utilizados como revestimiento o acabado superficialtendrán una clasificación igual o más favorable que M2, aunque estova a depender del uso del local (vivienda, hospitalario,administrativo, docente, residencial, garaje o comercial), el tipode revestimiento (suelos, paredes o techos) y en su caso de laclasificación del tipo de riesgo de la zona o local (alto, medio obajo) pudiendo ser dicho requisito más restrictivo (clase M1).This basic standard establishes requirements forfire behavior to finishing materials orcladding, to fixed furniture representing an implementationmassive in places of certain use and to all those materialsthat by their abundance or situation, they can increase thedanger of a fire. In general, in a very short way, thematerials used as coating or surface finishthey will have a rating equal to or more favorable than M2, although thisIt will depend on the use of the premises (housing, hospital,administrative, teaching, residential, garage or commercial), the typeof cladding (floors, walls or ceilings) and where appropriateclassification of the type of risk of the zone or local (high, medium orlow) and may be the most restrictive requirement (class M1).
Esta situación es similar en todos los países deEuropa, en los que las exigencias pueden ser más o menosamplias.This situation is similar in all countries ofEurope, in which the requirements can be more or lessspacious.
Sin embargo, dicha norma es sistemáticamenteesquivada, mediante el empleo de barnices o pinturas ignífugos; loscuales, en el caso de revestimientos de paredes y suelos, sólo seaplican por la cara externa y teniendo en cuenta que en este tipo derevestimientos existe una cámara de aire entre la pared soporte yla madera (fijación sobre rastreles), que va influir notablementeen la evolución de un incendio (efecto chimenea), este tratamientoes insuficiente para el cumplimiento de la norma. Por otro lado, alser el barnizado o pintado un tratamiento superficial, cualquierdefecto (fendas, agrietamiento, ...) ya sea en su aplicación oposteriormente en su puesta en servicio va a disminuir su eficaciaignifugante, pudiéndose crear en dichos defectos focos caloríficos.Además, normalmente dichos barnices y pinturas están ensayadossobre soporte metálico o sobre sustrato incombustible, por lo que su comportamiento frente al fuego puede diferir bastante al variar lanaturaleza de dicho
\hbox{soporte.} However, this rule is systematically avoided, by using varnishes or fireproof paints; which, in the case of wall and floor coverings, are only applied on the external face and taking into account that in this type of coverings there is an air chamber between the support wall and the wood (fixing on rails) remarkably influence the evolution of a fire (chimney effect), this treatment is insufficient for compliance with the standard. On the other hand, since varnishing or painting is a surface treatment, any defect (fences, cracking, ...) either in its application or later in commissioning will reduce its flame retardant efficacy, being able to create spotlights in these defects calorific In addition, these varnishes and paints are normally tested on a metal support or on a fireproof substrate, so that their behavior against fire can differ greatly by varying the nature of said \ hbox {support.}Por todo ello es necesario, para el cumplimientode la norma, realizar un tratamiento completo de ignifugación a lamadera de construcción que se va a emplear como revestimientos oacabados superficiales de suelos, paredes y techos. Además, laposibilidad de ignifugar la madera en masa abriría un nuevo yamplio mercado para todas las empresas del sector. Ya que elobjetivo no es que las ventas existentes bajen, que puede ocurrir enla medida que aumenten las exigencias legislativas, sino el deabrir nuevos mercados que hoy en día están cerrados a estossectores.For all this it is necessary, for complianceof the standard, perform a complete fireproofing treatment to thelumber to be used as coatings orsurface finishes of floors, walls and ceilings. Besides, thepossibility of igniting the mass wood would open a new andWide market for all companies in the sector. Since thegoal is not that existing sales go down, which can occur inthe extent to which legislative requirements increase, but that ofopen new markets that are now closed to thesesectors.
La finalidad de la Invención que constituye elobjeto de esta Patente es la obtención de un nuevo productoignifugante para madera y sus derivados a base de sales inorgánicas hidrosolubles y la optimización de su tratamiento mediante laaplicación de ciclos de vacío-presión en un autoclave, para lograr así unapenetración total del producto en la madera y que el proceso seaefectivo y rentable.The purpose of the Invention that constitutes theThe object of this patent is to obtain a new productfire retardant for wood and its derivatives based on inorganic saltswater-soluble and the optimization of its treatment throughapplication of cycles ofvacuum-pressure in an autoclave, to achieve atotal penetration of the product in the wood and that the process beeffective and profitable.
El ignifugante desarrollado es un productohidrosoluble de muy fácil preparación formado por una mezcla de lossiguientes compuestos inorgánicos: sulfato amónico, ácido bórico ybórax, en las proporciones en peso seco que se detallan acontinuación:The developed flame retardant is a productWater-soluble very easy to prepare consisting of a mixture offollowing inorganic compounds: ammonium sulfate, boric acid andborax, in the dry weight ratios that are detailed atcontinuation:
El mecanismo de actuación de las sales esdiferente entre ellas, produciendo un efecto sinérgico.The mechanism of action of salts isdifferent between them, producing a synergistic effect.
El sulfato amónico es una sal ampliamenteutilizada en la elaboración de fertilizantes, no es inflamable ydescompone a los 515ºC, actúa desprendiendo gases no combustibles(nitrógeno) que al mezclarse con los gases combustibles, disminuyensu proporción en el aire, dificultando el proceso decombustión.Ammonium Sulfate is a salt widelyused in the preparation of fertilizers, it is not flammable anddecomposes at 515 ° C, acts by releasing non-combustible gases(nitrogen) which, when mixed with combustible gases, decreasesits proportion in the air, hindering the process ofcombustion.
El ácido bórico es una sustancia no combustibleque se emplea en la fabricación de vidrio resistente al calor(borosilicato) y en metalurgia como fundente para soldar, también se emplea como retardante de llama en productos textiles y en elcontrol de hongos de frutos cítricos; actúa fundiéndose y tapandolos poros de la madera, formando así una capa protectora que impideel acceso del aire a su interior y la salida de gasescombustibles.Boric acid is a non-combustible substancewhich is used in the manufacture of heat resistant glass(borosilicate) and in metallurgy as a flux for welding, also used as a flame retardant in textile products and in thecontrol of citrus mushrooms; acts melting and coveringthe pores of the wood, thus forming a protective layer that preventsthe access of the air to its interior and the exit of gasesfuels
Por último, el bórax es una sal no combustibleempleada en la manufactura del vidrio y en la industria cerámica,así como herbicida y esterilizante de suelos; actúa al igual que el ácido bórico fundiéndose y formando una capa aislante pero ademásposeé 10 moléculas de agua cristalizada por fórmula la cual retrasala emisión de los gases combustibles. Por otro lado, la adición debórax nos permite incrementar el pH de la disolución protectora,evitando así la oxidación acelerada de metales en contacto con lamadera tratada. Tanto el bórax como el ácido bórico hacen que elproducto tenga una actividad insecticida y fungicida, además de ladescrita actividad ignífuga.Finally, borax is a non-combustible saltused in the manufacture of glass and in the ceramic industry,as well as herbicide and soil sterilizer; act just like theboric acid melting and forming an insulating layer but alsoI have 10 molecules of crystallized water per formula which delaysthe emission of combustible gases. On the other hand, the addition ofBorax allows us to increase the pH of the protective solution,thus avoiding accelerated oxidation of metals in contact with thetreated wood. Both borax and boric acid make theproduct has an insecticidal and fungicidal activity, in addition to theFire retardant activity described.
Al ser el producto soluble en agua puede serdeslavado por la lluvia, por lo que sólo es aplicable a madera deuso interior o protegida de las inclemencias climáticas. No modifica ni el color ni las demás características físicas de la madera,pudiendo ser ésta pintada o barnizada posteriormente.Being the water soluble product can bewashed out by rain, so it is only applicable to wood fromindoor or protected use of weather conditions. Does not modify neither the color nor the other physical characteristics of the wood,It can be painted or varnished later.
La aplicación del producto desarrollado se haceen un autoclave donde realizaremos ciclos devacío-presión para lograr una penetración total delproducto ignifugante en la madera. El proceso de ignifugación es elsiguiente:The application of the developed product is madein an autoclave where we will perform cycles ofvacuum-pressure to achieve total penetration of theflame retardant product in wood. The fireproofing process is thenext:
La duración e intensidad de los ciclos va adepender de la especie, de las dimensiones de la madera, de laconcentración de la disolución ignifugante y del grado de protección que queramos alcanzar. De esta forma los ciclos estaráncomprendidos en los siguientes intervalos:The duration and intensity of the cycles willdepend on the species, the dimensions of the wood, theconcentration of the flame retardant solution and the degree ofprotection we want to achieve. This way the cycles will beincluded in the following intervals:
Una vez tratada la madera hay que realizar unsecado artificial en un secadero hasta alcanzar la humedad adecuadaal uso final del producto, quedando ésta lista para realizar posteriores tratamientos, como por ejemplo, mecanizados: elaboraciónde revestimientos de madera maciza (frisos y tarimas), complementos(rodapies, rinconeras, ...), etc.Once the wood is treated you have to make aartificial drying in a dryer until adequate humidity is reachedto the final use of the product, being this ready to performsubsequent treatments, such as machining: processingof solid wood coverings (friezes and pallets), complements(skirting boards, corners, ...), etc.
Finalmente se pueden realizar diversos acabadossuperficiales como pueden ser barnizados con barnices ignífugos,teniendo en cuenta que éstos pueden afectar a las propiedadesignífugas, deberán ser ensayados en un Laboratorio del Fuegoacreditado por ENAC y reconocido por la Dirección General de laVivienda, la Arquitectura y el Urbanismo.Finally you can make various finishessurface as can be varnished with fireproof varnishes,considering that these can affect the propertiesflame retardants must be tested in a Fire Laboratoryaccredited by ENAC and recognized by the General Directorate of theHousing, Architecture and Urbanism.
De esta forma descrita se ha elaborado friso(revestimiento machihembrado de madera maciza) ignifugado de PinoRojo y de Pino Tea de dase M1 (material no inflamable) según lanorma 23727-90, así como tarima de Pino Rojo declase M2 (material difícilmente inflamable), y frisos ignifugadosde Pino Rojo y de Pino Tea barnizados con diversos barnicesignífugos alcanzando clases M2 y M1. Realizando los ensayospertinentes en elLaboratorio de Investigación y Control delFuego (LICOF) de laAsociación para el Fomento de laInvestigación y Tecnología de la Seguridad contra Incendios(AFITI), el cual está acreditado por ENAC y reconocido por laDirección General de la Vivienda, la Arquitectura y elUrbanismo.In this way described, frieze (solid wood tongue-and-groove cladding) has been made of fire-retardant Red Pine and Tea Pine from dase M1 (non-flammable material) according to standard 23727-90, as well as Red Pine flooring of class M2 (hard material flammable), and fire retardant friezes of Red Pine and Pine Tea varnished with various fire retardant varnishes reaching M2 and M1 classes. Conducting the relevant tests in theFire Research and Control Laboratory (LICOF) of theAssociation for the Promotion of Fire Safety Research and Technology (AFITI) , which is accredited by ENAC and recognized by the General Directorate of the Housing, Architecture and Urbanism.
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