ES2246157B2 - Procedimiento para ignifugacion de maderas macizas y maderas obtenidas por el mismo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para ignifugación de maderas macizas y maderas obtenidas por el mismo. Dicho procedimiento para ignifugación de maderas macizas comprende el tratamiento de madera maciza con una disolución acuosa de una sal ignifugante, siendo dicha disolución acuosa de sal ignifugante una disolución de agua desmineralizada con un nivel de mineralización de 10-34 microgramos por litro, y aplicándose a dicha madera en autoclave mediante el sistema de vacío-vacío. Las maderas macizas ignífugas así obtenidas tienen múltiples aplicaciones industriales en carpintería exterior e interior, mobiliario, ebanistería, construcción, talla, escultura, etc.
Description
Procedimiento para ignifugación de maderas
macizas y maderas obtenidas por el mismo.
La presente invención se encuadra dentro del
sector de la industria de la madera y, más especialmente, de las
maderas tratadas para hacerlas ignífugas destinadas a muy diversas
aplicaciones (construcción, revestimientos, carpintería,
ebanistería, escultura, etc.)
Más específicamente la presente invención
proporciona un nuevo procedimiento para la ignifugación de maderas
macizas que permite obtener maderas macizas M1 y M2 (Normativa
Europea EN 23727-90 para España y NF P
92 501 para Francia) sin problemas de agrietamientos, fendas, ni otros deterioros estéticos en las mismas.
92 501 para Francia) sin problemas de agrietamientos, fendas, ni otros deterioros estéticos en las mismas.
El interés de conseguir maderas ignífugas para
aplicaciones en construcción, carpintería, revestimientos
(paredes, suelos, zócalos, molduras, puertas), muebles, persianas,
etc. es conocido desde hace años.
Prueba de ello, son los siguientes documentos
que el solicitante ha podido localizar en sus búsquedas con
respecto a este tema y que se resumen a continuación:
- -
- Patente española No. de Solicitud P0390611 (prioridades CH19700427706250 y CH19710324714337) de Ciba-Geigy A.G. por "Procedimiento para la ignifugación de materiales de fibra a base de poliéster y celulosa";
- -
- Patente española No. de Solicitud P0392068 (prioridades CH19700611708807 y CH197105127116970) de Ciba-Geigy A.G. por "Procedimiento para la ignifugación de material de fibra celulósico";
- -
- Patente española No. de Solicitud P0393169 de Stern Fleiner por "Procedimiento para ignifugación de tableros";
- -
- Patente española No. de Solicitud P0466801 de Patentes y Novedades por "Procedimiento de ignifugación de la masa de placas o paneles formados por partículas o fibras lignocelulósicas";
- -
- Patente española No. de Publicación 8205716 de Hoechst Aktiengesellschat por "Procedimiento para la preparación de polifosfato amónico de cadena larga" estando destinado dicho producto principalmente a la ignifugación de materiales sintéticos y de sistemas de pinturas.
- -
- Patente española No. de Publicación 2038926 de Cros Pinturas, S.A. por "Procedimiento para la fabricación de polifosfato amónico sólido de forma cristalina II" considerándose adecuado dicho producto para sus aplicaciones en pinturas intumescentes e ignifugación de plásticos.
- -
- Patente PCT No. de Publicación W9746635 de Sud-West-Chemie GmbH por "Agente de ignifugación de tableros de partículas o fibras".
Si bien se han conseguido bastantes avances en
los procedimientos de ignifugación de maderas no macizas
(conglomerados, contrachapados y similares) empleando sales
ignifugantes, continúan existiendo problemas con las maderas
macizas donde se generan fácilmente grietas y fendas durante el
procesado en autoclaves de
vacío-presión-vacío.
Las grietas y fendas aparecen motivadas por el
propio proceso del autoclave, es decir, una vez realizado el vacío
para extraer el aire de las células de la madera, éste se sustituye
por el producto retardante al fuego constituido esencialmente por
una disolución acuosa de sales ignifugantes. Esta disolución llena
completamente las células de las capas superficiales de la pieza de
madera, pero para conseguir una mayor penetración es necesario
aplicar presión. En el momento de aplicarla, como la célula está
llena, rompe con facilidad produciendo la grieta, lo que hace
inservible la pieza de madera maciza tratada para los fines a que
va destinada.
El solicitante ha encaminado sus esfuerzos
investigadores al estudio de esta problemática y, como resultado
de los mismos, ha puesto a punto una tecnología en la que partiendo
de sales ignifugantes convencionales comerciales ha conseguido
superar ampliamente los mencionados inconvenientes de la técnica
anterior. Ello ha permitido a los presentes inventores concluir la
presente invención la cual se expone con todo detalle en los
siguientes apartados de la presente memoria descriptiva.
La presente invención, tal y como se indica en
su enunciado, se refiere a un nuevo procedimiento para ignifugación
de maderas macizas y a las maderas obtenidas por el mismo.
El procedimiento de la presente invención es
susceptible de aplicarse a una amplia diversidad de maderas macizas
de muy diferentes clases y calidades (coníferas, frondosas,
tropicales, etc.) y destinadas a múltiples aplicaciones
industriales (carpintería exterior e interior, mobiliario y
ebanistería, carpintería de armazones, estructuras de maderas,
construcción, talla y escultura, etc.).
A modo ilustrativo, se hace seguidamente una
exposición de diferentes tipos de maderas y sus posibles
aplicaciones donde la presente invención puede ser de utilidad:
- Carpintería exterior.- Las propiedades
generales que deben reunir las maderas macizas destinadas a
utilizarse en carpintería para exteriores son las siguientes:
coeficiente de contracción pequeño, coeficiente de contracción
radial y tangencial próximos, fibra recta, densidad y dureza media,
resistencia mecánica media-grande, durabilidad
natural o facilidad para la impregnación. De acuerdo con lo anterior
son especialmente adecuadas las maderas indicadas en la siguiente
relación:
| Abarco | Dibetou | Movingui |
| Afrormorsia | Doussie | Mukulungu |
| Akossica | Ebiara | Naga |
| Alan-batu | Elondo | Niangon |
| Alerce de Chile | Etimoe | Niove |
| Alerce europeo | Framire | Padouk de África |
| Almon | Freijo | Pino canario |
| Amaranto | Gheombi | Pino del caribe |
| Andira | Gonzalo-Alvez | Pino insignis |
| Andiroba | Guariuba | Pino Khasya |
| Andoung | Hemlock Occid. | Pino laricio |
| Angelim | Iatandza | Pino merkussi |
| Anigre | Imbuia | Pino oregón |
| Arariba | Iroko | Pino silvestre |
| Awoura | Itauba | Ramín |
| Balau rojo | Izombe | Rauli |
| Batibatra | Jatoba | Sapelli |
| Bomanga | Kapur | Sempilor |
| Bosse claro | Kauri | Sequoia |
| Bosse oscuro | Kempas | Sipo |
| Bubinga | Keruing | SPF |
| Caoba de África | Kosipo | Sucupira preta |
| Caoba de América | Kotibe | Sugi |
| Castaño | Limba | Tatajuba |
| Castaño americano | Limbali | Tauari |
| Cederla | Louro | Tchitola |
| Cedro amarillo | Louro rojo | Teca |
| Cedro del Atlas | Makoré | Tento |
| Cedro del Este de África | Manil | Tiama |
| Cedro del Himalaya | Mansonia | Tola |
| Cedro del Líbano | Mayapis | Tulipifero |
| Cedro rojo del Pacífico | Meranti rojo claro | Tupelo |
| Cerejeira | Meranti rojo oscuro | Wacapou |
| Ciprés | Merbau | Walaba |
| Congotali | Moabi | Wenge |
| Dabema | Mongoy |
- Carpintería interior.- Las propiedades
generales que deben reunir las maderas macizas destinadas a
utilizarse en carpintería para interiores son parecidas a las de la
carpintería para exteriores pero, pueden admitirse maderas de
densidad algo más baja, y evidentemente no se precisan en absoluto
los mismos requisitos de resistencia a la intemperie. Por ejemplo,
para molduras y rodapiés son deseables maderas blandas, de fibra
recta, de baja contracción y facilidad de trabajado y acabado. Para
suelos de madera se precisa, en general, contracción
baja-mediana, resistencia a la abrasión, dureza,
densidad, fibra recta, facilidad de trabajado y acabado. etc. De
acuerdo con lo anterior son especialmente adecuadas las maderas
indicadas en la siguiente relación:
\newpage
| Abarco | Mayapis |
| Abedul | Meranti amarillo |
| Abedul amarillo | Meranti blanco |
| Abeto | Meranti rojo oscuro |
| Abeto americano del | Meranti rojo claro |
| Este | Merbau |
| Abeto americano del | Moabi |
| Oeste | Mongoy |
| Abeto rojo | Moral |
| Afrormosia | Morototo |
| Aiele | Movingui |
| Ako | Muhuhu |
| Akossica | Mukulungu |
| Alan-Batu | Naga |
| Alerce americ. | Niangon |
| Alerce Chile | Niove |
| Alerce europ. | Nogal de Amer. sur |
| Almon | Nogal europeo |
| Amaranto | Nogal japonés |
| Andira | Nogal negro americano |
| Andiroba | Okume |
| Andoung | Olivo |
| Angelim | Olmo europeo |
| Aningre | Ovaga |
| Apamate | Ozigo |
| Arariba | Padouk de África |
| Arce | Padouk de Asia |
| Arce Blanco | Palisandro de Brasil |
| Avodire | Pernambuco |
| Awoura | Peroba rosa |
| Bálsamo | Picea americ del oeste |
| Batibatra | Picea americ del este |
| Bilinga | Picea Sitka |
| Bomanga | Pino blanco del oeste |
| Bosse claro | Pino canario (blanco) |
| Bosse oscuro | Pino colonnaire |
| Bubinga | Pino Chir |
| Calabo | Pino de Chile |
| Caoba de África | Pino del Caribe |
| Caoba de América | Pino insignis |
| Caracoli | Pino Khasya |
| Castaño | Pino laricio |
| Castaño americano | Pino merkussi |
| Cativo | Pino negro |
| Cederla | Pino oregón |
| Cedro amarillo | Pino Parana |
| Cedro del Atlas | Pino pinaster |
| Cedro del Himalaya | Pino silvestre |
| Cedro del Líbano | Pino Weymouth |
| Cedro Rojo del pacífico | Pino amarillo del sur |
| Ceiba | Podo de África |
| Cerejeira | Podo de América |
| Cerezo americano | Podo de Asia |
| Ciprés | Primavera |
| Ciprés de Lawson | Quaruba |
| Coigüe | Quebracho blanco |
| Copaiba | Ramín |
| Cordia de África | Rauli |
| Cumaru | Rimu |
| Dabema | Roble blanco americano |
| Diania | Roble europeo |
| Dibetou | Roble japonés |
| Doussie | Roble rojo americano |
| Ebiara | Samba |
| Elondo | Santa María |
| Encina Etimoe | Sapelli |
| Eucalipto blanco | Saqui-Saqui |
| Eucalipto rojo | Sauce americano |
| Eyon | Sempilor |
| Eyoum | Sequoia |
| Faro | Seraya blanca |
| Framire | Sipo |
| Freijo | Sucupira preta |
| Fresno europeo | Sugi |
| Fresno japonés | Tamboril |
| Gheombi | Tatajuba |
| Gonzalvo-alvez | Tauari |
| Guariuba | Tchitola |
| Guatambu | Teca |
| Haya americana | Tejo |
| Haya europea | Tento |
| Hemlock occidental | Tiama |
| Iatandza | Tilo americano |
| Imbuia | Tola |
| Iroko | Tulipifero |
| Itauba | Tupelo |
| Izombe | Virola |
| Jatoba | Wacapou |
| Kapur | Walaba |
| Kauri | Wenge |
| Kempas | Zingana |
| Keruing | |
| Kondroti | |
| Kosipo | |
| Kotibe | |
| Koto | |
| Lapacho | |
| Lauan amarillo | |
| Lauan blanco | |
| Lauan rojo | |
| Limba | |
| Limbali | |
| Liquidambar | |
| Longhi | |
| Louro | |
| Louro rojo | |
| Makoré | |
| Manil | |
| Manio | |
| Mansonia | |
| Massaranduba |
\newpage
- Mobiliario y ebanistería.- Las
propiedades generales que deben reunir las maderas macizas
destinadas a utilizarse para mobiliario y ebanistería son
principalmente la siguientes: apariencia, color, veteados y figuras
atractivas, coeficientes de contracción radial y tangencial
próximos, facilidad de trabajado, encolado y curvado, buenas
características de acabado y resistencia al arranque de tornillos,
al rajado y a la formación de hendiduras. De acuerdo con lo anterior
son especialmente adecuadas las maderas indicadas en la siguiente
relación:
| Abarco | Mayapis |
| Abedul | Meranti amarillo |
| Abedul amarillo | Meranti blanco |
| Abeto | Meranti rojo oscuro |
| Meranti rojo claro | |
| Arce | Merbau |
| Arce blando | Moabi |
| Arce duro | Mongoy |
| Abeto rojo | Moral |
| Afrormosia | Morototo |
| Aiele | Movingui |
| Ako | Olmo americano |
| Akossica | |
| Aliso rojo | Naga |
| Almez | Niangon |
| Alerce Chile | Niove |
| Alerce europ. | Nogal de Amer. sur |
| Almon | Nogal europeo |
| Amaranto | Nogal japonés |
| Andira | Nogal negro americano |
| Andiroba | Okume |
| Andoung | Olivo |
| Angelim | Olmo europeo |
| Aningre | Ovaga |
| Apamate | Ozigo |
| Arariba | Padouk de África |
| Padouk de Asia | |
| Palisandro de Brasil | |
| Palisandro de Asia | |
| Palo rosa | |
| Avodire | Pernambuco |
| Peroba de campos | |
| Awoura | Peroba rosa |
| Bálsamo | Picea americ del oeste |
| Batibatra | Picea Sitka |
| Bilinga | Picea Sitka |
| Bomanga | Pino azúcar |
| Bosse claro | Pino canario (blanco) |
| Bosse oscuro | Pino colonnaire |
| Bubinga | Pino blanco del oeste |
| Calabo | Pino de Chile |
| Caoba de África | |
| Caoba de América | Pino insignis |
| Caracoli | Pino Khasya |
| Castaño | |
| Castaño americano | Pino merkussi |
| Cativo | |
| Cedrela | |
| Cedro amarillo | Pino Parana |
| Cedro del Atlas | |
| Cedro del Este de África |
| Cedro del Himalaya | Pino silvestre |
| Cedro del Líbano | Pino Weymouth |
| Cedro Rojo del pacífico | |
| Ceiba | Podo de África |
| Cerejeira | Podo de América |
| Cerezo americano | Podo de Asia |
| Ciprés calvo | Primavera |
| Ciprés de Lawson | Quaruba |
| Coigüe | |
| Copaiba | Ramín |
| Cordia de África | |
| Chopo americano | Rimu |
| Chopo europeo | Roble europeo |
| Dabema | Roble blanco americano |
| Dibetou | Roble japonés |
| Doussie | Roble rojo americano |
| Ebano de Asia | |
| Ebiara | Samba |
| Etimoe | Santa María |
| Encina Etimoe | Sapelli |
| Eyon | Saqui-Saqui |
| Sasafras | |
| Seraya blanca | |
| Faro | |
| Framire | Sipo |
| Freijo | Sucupira preta |
| Fresno blanco | Sugi |
| Tamboril | |
| Gheombi | Tatajuba |
| Gonzalvo-alvez | Tauari |
| Guariuba | Tchitola |
| Guatambu | Teca |
| Haya americana | Tejo |
| Haya europea | Tento |
| Tiama | |
| Iatandza | Tilo americano |
| Tilo europeo | |
| Imbuia | Tola |
| Iroko | Tulipifero |
| Itauba | Tupelo |
| Izombe | Virola |
| Jatoba | Wacapou |
| Kapur | Walaba |
| Kauri | Wenge |
| Kosipe | Zingana |
| Kotibe | |
| Koto | |
| Lapacho | |
| Lauan amarillo | |
| Lauan blanco | |
| Lauan rojo | |
| Limba | |
| Liquidambar | |
| Longhi | |
| Louro | |
| Louro rojo |
| Makoré | |
| Manil | |
| Mansonia | |
| Massaranduba |
- Carpintería de armazones.- Las
propiedades generales que deben reunir las maderas macizas
destinadas a utilizarse para carpintería de armazones son las
siguientes: fibra recta, resistencia y módulo de elasticidad
elevado, durabilidad natural frente a los insectos y hongos
xilófagos o facilidad de impregnación con los correspondientes
pesticidas en situaciones de riesgo de infestación, facilidad para
trabajar en carpintería ensamblada, así como facilidad de clavado y
encolado, etc. De acuerdo con lo anterior son especialmente
adecuadas las maderas indicadas en la siguiente relación:
| Abaco | Kempas |
| Abeto | Keruing |
| Abeto americano del oeste | Lapacho |
| Abeto americano del este | Limbali |
| Abeto rojo | Manil |
| Alep | Massaranduba |
| Alerce europeo | Moabi |
| Amaranto | Mukulungu |
| Andira | Naga |
| Angelim | Niove |
| Apamate | Olmo europeo |
| Awoura | Padouk de África |
| Azobe | Picea americ. del este |
| Balau amarillo | Picea americ. del oeste |
| Balu rojo | Picea Sitka |
| Bralocus | Pino blanco del oeste |
| Batibatra | Pino canario |
| Bilinga | Pino del caribe |
| Bubinga | Pino insignis |
| Caracoli | Pino laricio |
| Castaño | Pino merkussi |
| Castaño americano | Pino oregón |
| Cedrela | Pino parana |
| Cedro del Atlas | Pino silvestre |
| Cedro del Himalaya | Pinos amarillos del sur |
| Cedro del Líbano | Quebracho colorado |
| Cerejeira | Roble blanco americano |
| Ciprés calvo | Roble europeo |
| Congotali | Sempilor |
| Copaiba | SPF |
| Cumaru | Sucupira preta |
| Dabema | Sugi |
| Dibetou | Tatajuba |
| Ebiara | Tento |
| Elondo | Tola |
| Freijo | Wacapou |
| Gheombi | Walaba |
| Gonzalvo-Alvez | |
| Greenheart | |
| Guariuba | |
| Hemlock occidental | |
| Hemlock oriental | |
| Iroko | |
| Kapur | |
| Kauri |
- Estructuras de madera maciza.- Las
propiedades generales que deben reunir las maderas macizas
destinadas a utilizarse para estructuras en construcción son las
siguientes: resistencia y módulo de elasticidad elevados, facilidad
para el encolado (UNE EN 391 y UNE EN 392), durabilidad natural o
impregnabilidad en el caso de estructuras situadas al exterior,
densidad no muy elevada, etc. De acuerdo con lo anterior son
especialmente adecuadas las maderas indicadas en la siguiente
relación:
| Abeto | Pino insignis |
| Abeto rojo | Pino laricio |
| Alerce (Larix decidua) | Pino oregon |
| Cedro rojo | Pino pinaster |
| Chopo | Pino silvestre |
| Hemlock | |
| Picea de Sitka |
El procedimiento de la presente invención para
ignifugación de maderas macizas que comprende el tratamiento de la
madera con una disolución acuosa de una sal ignifugante, está
caracterizado porque dicha disolución acuosa de sal ignifugante es
una disolución en agua desmineralizada con un nivel de
mineralización de 15-34 ppm st, y se aplica a dicha
madera en autoclave mediante el sistema de
vacío-vacío.
La sal ignifugante a emplear en el procedimiento
de la presente invención puede ser cualquier sal ignifugante
convencional comercial conocida para tal finalidad seleccionadas
del grupo formado por sulfatos, fosfatos (incluyendo fosfatos
ácidos) cloruros y boratos de elementos seleccionados entre sodio,
potasio, cinc, antimonio y el grupo amonio (NH_{4}^{+}) así
como sus mezclas entre ellas y/o con urea dependiendo del índice de
ignifugación (identificado más adelante como "q" en los
ejemplos) que se desee conseguir. Entre dichas sales cabe citar más
concretamente las siguientes: borax, sulfato de amonio fosfato de
amonio, fosfamita bifosfamita, cloruro de cinc, así como sus
mezclas entre ellas y/o con urea en cualquier proporción.
De entre todas estas sales ignifugante puede
hacerse mención especial a las mezclas de fosfatos ácidos de amonio
y urea en cualquier proporción y de forma muy preferida a las
mezclas a base de fosfamita y bifosfamita con urea, en las que la
urea se emplea en una proporción minoritaria del orden
0,1-10% pLp.
El agua empleada como disolvente de la
mencionada sal ignifugante para obtener dicha disolución acuosa de
dicha sal ignifugante constituye uno de los principales objetos de
la presente invención y sin ella no sería posible conseguir el
resultado final pretendido.
Dicha agua precisa tener un grado de
mineralización determinado para servir de vehículo a la sal
ignifugante y permitir su adecuada penetración dentro de la madera
maciza sin romper sus células. El solicitante ha descubierto
después de intensas investigaciones que el nivel de mineralización
del agua empleada como disolvente de las sales ignifugantes debe
estar comprendido entre 10-34 microgramos por
litro.
Para conseguir este grado de mineralización es
preciso desmineralizar el agua corriente.
El proceso de desmineralización puede llevarse a
cabo por cualquier técnica conocida, sin que la invención esté
limitada a ninguna de ellas, siempre que se alcance dicho nivel de
mineralización de 10-34 microgramos por litro,
imprescindible para alcanzar los fines de la misma.
Sin embargo dicho proceso de desmineralización,
se llevará a cabo preferentemente en una planta de
desmineralización mediante la técnica de resinas puesto a punto
por el solicitante.
De acuerdo con dicho proceso, se hace pasar el
agua por una columna rellena de resinas catiónicas y aniónicas
hasta conseguir que el nivel de mineralización se reduzca al valor
deseado antes indicado.
El solicitante ha podido comprobar que el grado
de desmineralización del agua tras su paso por dicha columna de
resinas catiónicas y aniónicas combinadas, es superior al paso del
agua por varias columnas catiónicas y aniónicas por separado
montadas en serie.
Para llevar a cabo el proceso de
desmineralización de acuerdo con la presente invención se emplean
preferentemente resinas aniónicas fuertes y resinas catiónicas
fuertes generalmente comerciales. Pueden mencionarse como resinas
adecuadas las de tipo AMBERJET 1200 Na como ejemplo de resina
catiónica fuerte, y la de tipo AMBERJET 4200 Cl como ejemplo de
resina aniónica fuerte.
Para la regeneración de las resinas aniónica y
catiónica se hace pasar preferentemente una disolución de álcali
(normalmente de arriba abajo) y una disolución de ácido
(normalmente de abajo a arriba), respectivamente, recogiéndose
ambos regenerantes en un colector situado justo en la zona de
separación de ambas resinas.
La disolución acuosa de sal ignifugante obtenida
con dicha agua desmineralizada (con dicho nivel de mineralización
de 10-34 microgramos por litro) empleada en el
procedimiento de la presente invención, tendrá preferentemente una
concentración de dicha sal del 20-36% (p/v) y una
densidad final de 1130-1199 g/l.
Las especiales características de dicha
disolución y su forma de aplicarla a la madera de acuerdo con el
procedimiento de la presente invención, son las que hacen posible
su adecuada penetración en la madera maciza, en las condiciones de
dicho procedimiento, para proporcionar como resultado maderas de
clase M1 o M2 (según la norma EN 23727-90 para
España y NF P 92501 para Francia) sin problemas de agrietamientos,
fendas ni deterioros estéticos en piezas de elevado coste como
ocurría con los métodos de la técnica anterior.
La forma de aplicación de la disolución de sal
ignifugante constituye otro de los objetos principales de la
presente invención, sin el cual tampoco sería posible obtener los
resultados pretendidos indicados en el párrafo anterior.
De acuerdo con la presente invención dicha
disolución de sal ignifugante se aplica a la madera en autoclave
mediante el procedimiento de vacío-vacío.
El procedimiento de la invención puede llevarse
a cabo sobre piezas de madera en bruto (vigas, cabríos, tablones,
etc.) o sobre piezas acabadas de las mismas (zócalos, frisos,
molduras, ventanas, puertas, etc.).
Un requisito imprescindible que deben cumplir
las maderas a tratar es que deben estar sustancialmente secas,
entendiéndose por "sustancialmente secas" dentro del contexto
de la presente invención que su humedad relativa (HR) sea \leq
15%.
El procedimiento de la presente invención se
lleva a cabo en un dispositivo de tipo autoclave de doble vacío,
seleccionado entre los de tipo
vacío-pulverización-vacío o
vacío-inmersión-vacío, ya que el
contacto de la disolución de sales con la madera para su
impregnación con la misma, se puede hacer indistintamente por
cualquiera de las dos técnicas, pulverización o inmersión.
Estos autoclaves están preparados para alcanzar
presiones de vacío comprendidas entre 150 mmHg y 700 mmHg y sus
dimensiones son variables, teniendo en cuenta que deben albergar
desde piezas de pequeño tamaño hasta piezas grandes.
El vacío a aplicar puede variar ampliamente de
unas especies de maderas a otras y aún dentro de las mismas
especies hay diferencias. Como norma general, el vacío es menor en
función de la menor densidad de la madera, aumentando según se
utilicen maderas de mayor densidad, aunque hay algunas excepciones
como el abeto.
Otro de los parámetros, muy importante y que
influye en la penetración es el tiempo que debe permanecer la
madera dentro del autoclave a vacío constante con el fin de dar
tiempo al aire del interior de la célula a salir al exterior.
A mayor densidad más tiempo de espera. Estos
tiempos varían de 1 minuto a 30 minutos aproximadamente.
El tercer parámetro a considerar es el tiempo
que debe estar la madera en contacto con la sal ignífuga para
conseguir la protección adecuada M1 ó M2. Dicho periodo de tiempo
suele oscilar entre 10 y 35 minutos aproximadamente.
Antes de entrar a comentar el cuarto parámetro
de interés en el procedimiento de la invención, conviene recordar
que la combustibilidad de un material está directamente relacionada
con su poder calorífico, siendo el de la madera media, superior a
las 4000 Kcal/kgr. Y que con resinas puede alcanzar las 9000
Kcal/kgr. Por ello, las maderas en estado natural se clasifican
como M3 ó M4, mediana o fácilmente inflamable.
Sin embargo, no sólo tiene importancia la
especie y la humedad que presenta la madera sino también su grosor
y así se considera que para un grado de humedad del 12% HR se
verifica:
| Madera frondosa: | Espesor mayor de 15 mm - M3 |
| Menor de 15 mm - M4 | |
| Madera conífera: | Espesor mayor de 18 mm - M3 |
| Menor de 18 mm - M4 |
Dicho cuarto parámetro, a considerar en el
procedimiento de la presente invención es la retención en
profundidad de la sal ignifugante o producto retardante del fuego,
modificando la combustibilidad de la madera tratada.
Cuando se habla en la presente memoria de
protección en profundidad necesaria para conseguir el grado M1 ó
M2, de dicha normativa, se deben de alcanzar retenciones en la
madera de 25 a 80 kgs/m^{3}, existiendo una relación inversa
entre los grosores de la madera y las retenciones de sólidos a
alcanzar.
Para llevar a cabo el procedimiento de la
invención se emplean autoclaves de vacío-vacío
comerciales, de dimensiones variables cuya longitud puede variar
entre 5 y 20 m y cuya capacidad puede albergar desde 4 m^{3}
hasta 22 m^{3} de madera o más en función del tamaño.
Los elementos principales que constituyen estos
autoclaves se indican más adelante. No obstante, la siguiente
descripción no debe considerarse en absoluto limitativa del alcance
de la presente invención:
- -
- Cámara o recinto de tratamiento de estructura metálica cilíndrica, capaz de soportar vacíos de 700 mm Hg;
- -
- Bomba de vacío con un depósito condensador, intercalado entre el conducto de la cámara de tratamiento y la bomba con el fin de poder condensar los vapores extraídos de la cámara y refrigerar la propia bom-ba.
- -
- Bomba de pulverización neumática para proyectar las sales en el interior del autoclave mediante unos arcos con toberas pulverizadoras.
La presión de trabajo de la bomba es variable
siendo su rango normal entre 6 y 7 Kg/cm^{2}.
- -
- Carro móvil solidario con los arcos, que se desplaza mediante una cadena por el interior del cilindro, en un movimiento continuo durante todo el proceso que dura la pulverización.
En caso de que el proceso se lleve a cabo por
inmersión, la bomba de pulverización y el carro móvil se sustituyen
por la correspondiente cámara o deposito de producto
impregnante.
- -
- Como elementos auxiliares, se pueden citar manómetros, vacuómetros, termostatos, válvulas de seguridad, filtros medioambientales, controles por ordenador, electroválvulas, etc.
Entre dichos elementos auxiliares cabe destacar
la importancia de la presencia de un sistema de filtrado para
sólidos en la instalación, constituido normalmente por prefiltros y
filtros adecuados que eviten el contacto de las sales ignifugantes
con los posibles productos orgánicos existentes en el sistema y que
protejan las bombas, válvulas y demás dispositivos depósitos
indeseables de sólidos.
Los autoclaves comerciales constituidos por los
elementos descritos anteriormente, permiten llevar a cabo el
procedimiento de la presente invención sin ninguna dificultad
técnica, ya que con ellos es posible alcanzar los niveles de vacío
que se requieran para la variedad de madera a tratar, programar
tiempos de vacío constante, permitir llevar a cabo la pulverización
o la inmersión de la solución acuosa sobre la madera a un vacío
constante, rebajar la presión interna del autoclave cuando se
precise para aumentar el vacío en una fase posterior, etc.
El procedimiento de la presente invención para
ignifugación de madera maciza mediante aplicación de dicha
disolución acuosa de sal ignifugante en agua desmineralizada, en
autoclave, mediante el sistema de vacío-vacío,
puede llevarse a cabo según dos variantes, a saber:
vacío-pulverización-vacío y
vacío-inmersión-vacío.
El sistema para el tratamiento de la madera
mediante vacío-pulverización-vacío
consiste esencialmente en las siguientes operaciones:
- introducir la madera en dicha cámara de
tratamiento;
- someter la madera, dentro de dicha cámara de
tratamiento, a un vacío inicial de intensidad constante durante un
cierto período de tiempo, cuyos valores dependen de la especie de
madera;
- introducir la disolución de sales ignífugas en
la cámara de tratamiento, pulverizándola mediante dicha bomba y
dichos arcos con toberas para conseguir una mayor penetrabilidad,
todo ello a dicho valor de vacío constante;
- someter la madera a una segunda pulverización
a vacío decreciente hasta retornar a la presión atmosférica,
durante un periodo de tiempo variable en función de la especie de
madera y de su espesor;
habiéndose previsto que durante todo el proceso
de pulverización haya un filtrado permanente, con los citados
filtros dispuestos a tal efecto, trabajando en circuito
cerrado;
- someter la madera a un segundo vacío, de
intensidad y tiempo superior al inicial, con el fin de recuperar
parte de la disolución de sales ignífugas; y
- someter la madera así tratada a un proceso de
escurrido y secado, con lo cual se da por terminado el ciclo y se
saca la madera del autoclave.
El sistema para el tratamiento de la madera
mediante vacío-inmersión-vacío
consiste esencialmente en las siguientes operaciones:
- introducir la madera en dicha cámara de
impregnación y cerrar la misma;
- hacer vacío en el interior de dicha cámara
hasta conseguir el nivel de vacío inicial deseado;
- llenar dicha cámara de impregnación con la
disolución de sales ignífugas en su totalidad, hasta quedar la
madera completamente sumergida en ella, durante un determinado
periodo de tiempo, manteniendo el vacío a dicho valor inicial
durante dicho periodo de tiempo;
- retornar el interior de la cámara a la presión
atmosférica y mantener la madera sumergida a dicha presión durante
un cierto periodo de tiempo;
- evacuar la disolución sobrante de dicha cámara
de tratamiento hacia un depósito previsto a tal efecto;
- hacer vacío de nuevo en el interior de dicha
cámara hasta conseguir un segundo vacío de una intensidad superior
a dicho vacío inicial, manteniéndolo durante un cierto periodo de
tiempo inferior al mencionado anteriormente;
- restablecer de nuevo la presión atmosférica y
evacuar la disolución extraída de la madera al someterla a dicho
segundo vacío; y
- sacar la madera de la cámara de tratamiento, y
secarla, con lo cual se da por terminado el ciclo.
Para ambos sistemas de tratamiento, las
condiciones operativas son similares: los vacíos a conseguir varían
en función del tipo de madera, entre 100 mmHg y 650 mmHg. El
tiempo a vacío constante varía desde 2 hasta 30 minutos. El tiempo
que la sal ignifugante está en contacto con la madera varía de 4 a
60 minutos. El segundo proceso de vacío varía en los mismos rangos
que el primer ciclo. El tiempo de secado está comprendido entre 10
y 20 minutos aproximadamente.
Como resultado de las operaciones anteriores, en
cualquiera de las dos variantes, se saca del autoclave una pieza
de madera impregnada con la disolución de sales ignifugantes, la
cual debe secarse por cualquier medio apropiado, ya sea mecánico,
en secaderos, o dejándola estar al aire. Una vez evaporada el agua,
las sales quedan retenidas en el interior de la madera formando una
capa protectora que la hace eficaz contra el fuego como elemento
retardador, convirtiéndola en una madera de tipo M1 ó M2 (según la
Normativa Europea EN 23727-90 para España y NF P 92
501 para Francia). La cantidad de sales retenidas en el interior de
la madera por el procedimiento de la invención suele estar
comprendido entre 25 y 80 Kg/m^{3}, dependiendo este valor de la
naturaleza de la madera, su densidad, y el grosor de las piezas
durante el tratamiento.
La presente invención se ilustra adicionalmente
mediante los siguientes Ejemplos, los cuales no deben considerarse
en absoluto limitativos de su alcance:
Se sometió a un tratamiento de ignifugación de
acuerdo con la presente invención, una muestra de madera de pino
silvestre de las siguientes características:
Dimensiones de probeta P1
04:
Largo - 400 mm
Ancho - 300 mm
Espesor - 20 mm.
Densidad - 589 kg/m^{3}
El proceso se llevó a cabo con sales
ignifugantes a base de bifosfamita, fosfamita y urea, disueltas en
agua desmineralizada de 16 microgramos por litro, para obtener una
disolución con una densidad de 1197 g/dm^{3}. Se empleó el sistema
de vacío-pulverización-vacío, con el
siguiente programa:
Programa:
- Vacío inicial 300: mmHg.
- Tiempo en vacío constante: 20 minutos.
- Tiempo de pulverización a vacío constante: 15
minutos.
- Tiempo a vacío decreciente: 10 minutos.
- Vacío máximo: 350 mmHg.
- Vacío mínimo: 50 mmHg.
- Tiempo: 15 minutos.
Características de la madera
obtenida:
- Retención 76,8 kg/m^{3}. De sales (como
sólido).
- Índice de ignifugación q: 0,00
Clasificación: 0,52 (M-1)
Se sometió a un tratamiento de ignifugación de
acuerdo con la presente invención, una muestra de madera de pino
insignis, de las siguientes características:
Dimensiones de probeta
P1:
Largo 400 mm
Ancho 300 mm
Espesor 20 mm
Densidad 575 kg/m^{3}.
El proceso se llevó a cabo con las mismas sales
ignifugantes empleadas en el Ejemplo 1, disueltas en agua
desmineralizada de 20 ppm st. Para obtener una disolución con una
densidad de 1197 g/dm^{3}.
Se empleó el sistema de
vacío-pulverización-vacío, con el
siguiente programa:
Programa:
- Vacío inicial: 150 mmHg.
- Tiempo en vacío constante: 4 minutos.
- Tiempo de pulverización a vacío constante: 4
minutos.
- Tiempo a vacío decreciente: 3 minutos.
- Vacío máximo: 200 mmHg.
- Vacío mínimo: 150 mmHg.
- Tiempo: 15 minutos
Características de la madera
obtenida:
- Retención: 23,205 kg/m^{3}
- Índice de ignifugación q: 5
- Clasificación: M-2
Se sometió a un tratamiento de ignifugación de
acuerdo con la presente invención, una muestra de madera de pino
silvestre de las siguientes características:
Dimensiones de probeta P1
04:
Largo - 400 mm
Ancho - 300 mm
Espesor - 20 mm
Densidad - 589 kg/m^{3}
El proceso se llevó a cabo con las mismas sales
ignifugantes empleadas en los Ejemplos anteriores, disueltas en
agua desmineralizada de 14 microgramos por litro, para obtener una
disolución con una densidad de 1203 g/dm^{3}.
Se empleó el sistema de
vacío-inmersión-vacío, con el
siguiente programa:
Programa:
- Vacío inicial 620: mmHg
- Tiempo en vacío constante: 20 minutos.
- Tiempo de inmersión a vacío constante: 15
minutos
- Vacío máximo: 350 mmHg
- Tiempo secado: 15 minutos
Características de la madera
obtenida:
- Retención 76,8 kg/m^{3}. De sales (como
sólido).
- Índice de ignifugación q: 0,00
Clasificación: 0,52 (M-1)
Claims (23)
1. Procedimiento para ignifugación de maderas
macizas que comprendiendo el tratamiento de madera maciza con una
disolución acuosa de una sal ignifugante, está caracterizado
porque dicha disolución acuosa de sal ignifugante es una disolución
en agua desmineralizada con un nivel de mineralización de
15-34 ppm st, y se aplica a dicha madera en
autoclave mediante el sistema de vacío-vacío.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha sal ignifugante está seleccionada
del grupo formado por sulfatos, fosfatos, fosfatos ácidos, cloruros
y boratos de elementos seleccionados entre sodio, potasio, cinc,
antimonio y el grupo amonio (NH_{4}^{+}) así como sus mezclas
entre ellas y/o con urea.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque dichas sales están seleccionadas entre
borax, sulfato de amonio, fosfato de amonio, fosfamita, bifosfamita,
cloruro de cinc, así como sus mezclas entre ellas y/o con urea en
cualquier proporción.
4. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque dichas sales ignifugantes están
constituidas por una mezcla de bifosfamita, fosfamita y urea.
5. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha agua desmineralizada con dicho
nivel de mineralización de 10-34 microgramos por
litro, se obtiene haciendo pasar agua corriente por una columna
rellena de resinas catiónicas y aniónicas.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque como resina catiónica se emplea una
resina catiónica fuerte y como resina aniónica se emplea una resina
aniónica fuerte.
7. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha disolución acuosa de sal
ignifugante en dicha agua desmineralizada tiene una concentración de
20-36% (p/v) y una densidad de
1130-1210 g/l.
8. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha madera maciza de partida a tratar
debe estar sustancialmente seca.
9. Procedimiento según la reivindicación 8,
caracterizado porque la humedad relativa de la madera de
partida debe ser \leq 15%.
10. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha madera maciza de partida a tratar
es una madera con una combustibilidad correspondiente a las maderas
M3, M4 (Norma EN 23727-90 para España y NF P 92 501
para Francia.
11. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la aplicación de dicha disolución a
dicha madera en autoclave mediante el sistema de
vacío-vacío se lleva a cabo en un dispositivo
seleccionado entre los de tipo
vacío-pulverización-vacío o
vacío-inmersión-vacío.
12. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
11, caracterizado porque la presión de vacío durante el
proceso está comprendida entre 150 mmHg y 700 mmHg.
13. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
11, caracterizado porque el tiempo de permanencia de la
madera maciza a vacío, en el autoclave antes de entrar en contacto
con dicha disolución, está comprendido entre 1 y 30 minutos.
14. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y
11, caracterizado porque el tiempo de contacto de dicha
madera, a vacío, una vez transcurrido el periodo de tiempo de espera
a vacío mencionado en la reivindicación 13, está comprendido entre
10 y 35 minutos.
15. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la madera maciza tratada presenta un
nivel de retención de sales ignifugantes de 25 a 80 Kg/m^{2} (como
sólidos).
16. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la madera maciza tratada presenta una
combustibilidad correspondiente a las maderas M1 y/o M2 (Norma EN
23727-90 para España y NF P 92 501 para
Francia).
17. Maderas macizas caracterizadas porque
se han obtenido por el procedimiento de las reivindicaciones 1 a 16
anteriores.
18. Maderas macizas según la reivindicación 17,
caracterizadas por presentar una combustibilidad
correspondiente a las maderas M1 y/o M2 (Norma EN
23727-90 para España y NF P 92 501 para
Francia).
19. Maderas macizas según las reivindicaciones
17 y 18 anteriores, caracterizadas por ser especialmente
aptas para uso en carpintería para exteriores seleccionadas del
grupo formado por:
\newpage
20. Maderas macizas según las reivindicaciones
17 y 18 anteriores, caracterizadas por ser especialmente
aptas para uso en carpintería para interiores seleccionadas del
grupo formado por:
21. Maderas macizas según las reivindicaciones
17 y 18 anteriores, caracterizadas por ser especialmente
aptas para su uso en mobiliario y ebanistería, seleccionadas del
grupo formado por:
22. Maderas macizas, según las reivindicaciones
17 y 18 anteriores, caracterizadas por ser especialmente
aptas para su uso en carpintería, armazones, seleccionada del
grupo formado por:
\newpage
23. Maderas macizas, según las reivindicaciones
17 y 18 anteriores, caracterizadas por ser especialmente
aptas para su uso en estructuras para construcción, seleccionadas
del grupo formado por:
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|---|---|---|---|
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| ES200401784A ES2246157B2 (es) | 2004-07-21 | 2004-07-21 | Procedimiento para ignifugacion de maderas macizas y maderas obtenidas por el mismo. |
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