ES2269009B1 - Formulacion ignifuga y procedimiento de fabricacion correspondiente. - Google Patents

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Abstract

Formulación ignífuga y procedimiento de fabricación correspondiente. Esta formulación ignífuga es apta para la protección de estructuras y elementos secundarios contra el fuego en sectores industriales, de la construcción, de la náutica y de los transportes, y se caracteriza porque comprende [a] una resina de poliéster, [b] partículas de corcho, [c] agua, y [d] un catalizador retardante del fuego. La invención se refiere también a un procedimiento para fabricar la formulación ignífuga según la invención.

Description

Formulación ignífuga y procedimiento de fabricación correspondiente.
Campo de la invención
La invención se refiere a una formulación ignífuga apta para la protección de estructuras y elementos secundarios contra el fuego en sectores industriales, de la construcción, de la náutica y de los transportes.
La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de la formulación según la invención.
Estado de la técnica
En el sector de la construcción, así como en sectores industriales existen normativas para la protección contra incendios tanto de elementos estructurales, como de todo tipo de instalaciones. Estas normativas persiguen minimizar los efectos producidos por el fuego, es decir intentan retardar al máximo posible la evolución del fuego, para con ello facilitar las tareas de evacuación y de extinción del mismo. Asimismo, estas normativas persiguen que la temperatura del incendio se mantenga lo más reducida posible, con lo cual se frena nuevamente la evolución del fuego, pero por otra parte se reducen los efectos colaterales al incendio especialmente peligrosos, tales como la pérdida de resistencia mecánica de elementos estructurales que puede conducir al colapso de las estructuras portantes.
Las exigencias de comportamiento ante el fuego de los materiales se definen fijando la clase que deben alcanzar conforme a la norma española UNE 23 727. Estas clases se denominan M0, M1, M2, M3 y M4. El número de la denominación de cada clase indica la magnitud relativa con la que los materiales correspondientes pueden favorecer el desarrollo de un incendio. Así, la clase M0 indica que un material es no combustible ante la acción térmica normalizada del ensayo correspondiente. Un material de clase M1 es combustible pero no inflamable, lo que implica que su combustión no se mantiene cuando cesa la aportación de calor desde un foco exterior. Los materiales de clase M2, M3 y M4 pueden considerarse, de un grado de inflamabilidad moderada, media o alta, respectivamente.
Una de las medidas adoptadas en el estado de la técnica para el cumplimiento de las normativas consiste en revestir estructuras e instalaciones con productos ignifugantes en forma de pasta, pintura..., mejorando con ello su comportamiento ante el fuego. No obstante, los revestimientos conocidos no consiguen ofrecer todas las prestaciones que cabría esperar de ellos. En particular, la resistencia al fuego es uno de los factores importantes en estos productos, pero por otra parte estos revestimientos también deben presentar otras características, tales como una buena adhesividad a las superficies sobre las que se aplican, una buena elasticidad, una buena resistencia frente a hongos y bacterias, una conservación de propiedades ignifugantes a largo plazo, así como una nula toxicidad una vez endurecidos. Finalmente es de suma importancia que estos productos presenten una reducida emisión de humos tóxicos en presencia de
fuego.
Sumario de la invención
La invención tiene por objeto superar estos inconvenientes. Esta finalidad se consigue mediante una formulación ignífuga del tipo indicado al principio caracterizada porque comprende
[a]
una resina de poliéster,
[b]
partículas de corcho,
[c]
agua, y
[d]
un catalizador retardante del fuego.
La resina de poliéster es especialmente apropiada para mejorar de forma sustancial las propiedades ignifugantes de esta formulación. Por ejemplo, los productos conocidos en el estado de la técnica, emplean polímeros de resina acrílica. Estos polímeros presentan la desventaja de que a temperaturas muy reducidas, aproximadamente 170ºC se abren emitiendo gran cantidad de humos. Por el contrario la resina de poliéster resiste temperaturas muy superiores. Además, la resina de poliéster garantiza una baja emisión de humos y confiere elasticidad y adherencia a la formulación. Preferentemente esta resina de poliéster es insaturada, ortoftáltica, cargada, no acelerada y tixotrópica.
Las partículas de corcho, a pesar de ser combustibles, no son inflamables, con lo cual se mejora sustancialmente las propiedades ignifugantes de la formulación.
Como ya se ha comentado, la formulación según la invención debe evitar la emisión de humos tóxicos. Así la formulación en base agua es especialmente apropiada para conseguir este objetivo. De hecho, las formulaciones en base disolvente han caído en desuso debido a su elevada toxicidad.
Finalmente, el catalizador retardante del fuego, persigue mejorar aún más las propiedades ignífugas de la formulación y muy en particular evitar su inflamabilidad. El catalizador se une en forma sencilla a la resina de poliéster, no así a otros tipos de resinas, por ejemplo la acrílica, ya que el porcentaje necesario de éste catalizador crearía una mezcla demasiado elástica que no se podría proyectar y utilizar industrialmente.
Preferentemente, el porcentaje en peso de la resina de poliéster en la formulación está comprendido entre un 5 y un 40%, y preferentemente entre un 20 y un 35% y el de las partículas de corcho está comprendido entre un 1 y un 15%, y preferentemente entre un 5 y un 10%. Estos rangos se han constatado como especialmente ventajosos para obtener una ignifugación de clase M1 según la norma UNE 23 727.
En una formulación de este tipo, el diámetro de las partículas de corcho es un factor importante. En particular, es especialmente interesante que la formulación tenga una textura pastosa, para que se pueda adherir de forma idónea a la superficie. A pesar de ello, es conveniente que esta pasta sea lo suficientemente fluida para que pueda ser aplicada por proyección. Este método de aplicación es el más rápido y por tanto también el más económico. Así, preferentemente, por lo menos el 99% de las partículas de corcho presenta un diámetro comprendido entre un 0,1 y 3 mm y preferentemente por lo menos el 90% presentan un diámetro comprendido entre 0,5 y 2 mm. No obstante, no se descarta que esta pasta pueda ser aplicada por otros métodos usuales en el sector, tales como la extensión mecánica mediante llana, rodillo o regleta.
Preferentemente el catalizador retardante del fuego es un polifosfato amónico que está comprendido en la formulación entre un 0,1 y un 1% y preferentemente entre un 0,2 y un 0,6%. El catalizador actúa descomponiendo los compuestos que contienen carbono y emitiendo gases que favorecen la intumescencia de la formulación, es decir, favorecen el incremento de volumen del revestimiento mediante la formación de burbujas en su interior. Este efecto forma una capa no inflamable de carbono que ayuda a proteger los elementos revestidos frente al fuego y a mantener su temperatura superficial lo más reducida posible, con lo cual se reducen enormemente los daños producidos a las estructuras portantes sobre las que se aplica la formulación. Además, el polifosfato amónico está libre de halógenos, que son especialmente tóxicos y por tanto poco oportunos para una formulación de este tipo.
Uno de los problemas importantes en las formulaciones según el estado de la técnica consiste en que la adherencia de éstas no está garantizada a largo plazo. Así, es habitual ver como las superficies sobre las que ha sido aplicada la formulación se acaba desconchando con el paso del tiempo, es decir que el revestimiento se desprende y por consiguiente desaparece la ignifugación de esta superficie. Así, opcionalmente, la formulación según la invención comprende un espesante favorecedor de la adherencia, siendo este espesante preferentemente una cola celulósica.
El tiempo transcurrido entre la fabricación de la formulación, hasta su aplicación definitiva puede ser relativamente largo. Por ello, es imprescindible que el producto no se seque una vez envasado y que mantenga sus características de fluidez hasta su aplicación. Por ello, preferentemente la formulación comprende una pintura plástica, y el porcentaje en peso de dicha pintura plástica en dicha formulación está comprendido entre un 10 y un 50%, y preferentemente entre un 15 y un 45%. Preferentemente la pintura es de la clase M1 descrita anteriormente, ya que el objetivo final es que la formulación cumpla los requisitos exigibles a esta clase. Con ello, se consigue un producto con las mejores propiedades ignifugantes para su clase.
Como ya se ha comentado, otra propiedad importante de un producto ignifugante es su comportamiento a largo plazo. Uno de los factores que contribuyen a degradar este tipo de productos son los hongos y las bacterias. En aplicaciones en las que el entorno sea especialmente húmedo, como por ejemplo en la náutica, la proliferación de hongos y bacterias está especialmente favorecida. Por ello, preferentemente, la formulación comprende un biocida, cuyo porcentaje en peso en la formulación está comprendido entre un 0,1 y 1%, y preferentemente entre un 0,3 y un 0,6%.
Preferentemente la formulación comprende arena de sílice y su porcentaje en peso en la formulación está comprendido entre un 1 y un 10%, y preferentemente entre un 3 y un 5%. La arena de sílice mejora todavía más las propiedades ignifugantes de la formulación y ayuda a espesar la mezcla.
Preferentemente una formulación según la invención está formada por los siguientes componentes comprendidos en los siguientes rangos de porcentaje en peso:
-
una resina de poliéster entre el 20 y el 35%
-
un aceite vegetal entre el 1 y el 8%
-
partículas de corcho entre el 5 y el 10%
-
un hidróxido sódico entre el 0,7 y el 2%
-
agua entre el 30 y el 40%
-
un biocida entre el 0,3 y el 0,6%
-
una pintura plástica combustible pero no inflamable entre el 15 y el 45%
-
una cola celulósica entre el 0,5 y el 2%
-
una arena de sílice entre el 3% y el 5%, y
-
un polifosfato amónico entre el 0,2 y el 0,6%.
La variación del porcentaje de cada uno de estos componentes permitirá mejorar las características que se precisen para cada aplicación particular, como por ejemplo, mejor ignifugación, mejor adherencia, menor emisión de humos, mayor espesor.
Así, por ejemplo, preferentemente la composición comprende los siguientes componentes en porcentaje en peso:
-
una base al 25%, donde dicha base comprende un hidróxido sódico, un aceite vegetal, una cola celulósica, agua y un biocida,
-
una pintura plástica combustible pero no inflamable al 27%,
-
partículas de corcho al 8,4%,
-
una arena de sílice al 4,2%,
-
una resina de poliéster al 31%,
-
un polifosfato amónico al 0,3% y
-
agua al 4,1% en peso.
Esta composición permite obtener una formulación con propiedades ignifugantes especialmente óptimas, en particular esta formulación cumple los requisitos para ser clasificada dentro de la clase M1 de la norma UNE 23 727.
La invención también prevé un procedimiento para la fabricación de una formulación según la invención. Así, preferentemente una formulación que comprende una resina de poliéster, partículas de corcho, agua y polifosfato amónico, comprende además un aceite vegetal, hidróxido sódico, un biocida, una pintura plástica combustible pero no inflamable, una cola celulósica y una arena de sílice comprende las siguientes etapas:
-
Preparación por mezclado de una solución acuosa del hidróxido sódico y del aceite vegetal,
-
Adición a la solución de la cola celulósica, una primera parte del agua y del biocida para formar una primera base,
-
Adición de la pintura plástica, las partículas de corcho, la arena de sílice a la base mezclando una segunda parte del agua, la pintura plástica, las partículas de corcho, la arena de sílice y la primera base para formar una segunda base, y
-
Adición, de la resina de poliéster y del polifosfato amónico a la segunda base.
Descripción detallada de unas formas de realización de la invención
En una primera fase, se prepara una solución acuosa de hidróxido de sódico a la que se le añade aceite vegetal y se mezcla mediante una batidora industrial a alta velocidad. Así esta solución está compuesta por un 3% de hidróxido sódico, un 16% de aceite vegetal y un 81% de agua. Esta solución se deja descansar un mínimo de 120 horas hasta que el compuesto líquido se transforma en un gel denso y viscoso.
En la segunda fase se añade al gel obtenido en la primera fase una cantidad apropiada de cola celulósica, agua y biocida. Por ejemplo, para una masa de 16 kg de gel, se añadirán 2,8 kg de cola celulósica, 80 litros de agua 1,82 kg de biocida. Esta mezcla, que se denominará de aquí en adelante bajo el término genérico de "base", se bate hasta obtener un producto fluido y homogéneo sin grumos.
En la fase final, en una mezcladora rotativa se introducen 25 kg de la primera base a los que se les añaden
4,1 kg agua, 27 kg pintura de clase M1, 8,4 kg de corcho, 4,2 kg de arena de sílice. Acto seguido y mezclando de forma continua, se añaden 31 kg resina de poliéster y 0,3 kg polifosfato amónico mezclando e homogeneizando la mezcla. Para mejorar la homogeneización se puede mezclar adicionalmente con una batidora eléctrica a alta velocidad en la propia mezcladora.
\newpage
Así, la formulación ignífuga obtenida presentaría los siguientes porcentajes en peso:
\vskip1.000000\baselineskip
Componente Porcentaje en peso
Base 25%
Pintura clase M1 27%
Corcho 8,4%
Arena de sílice 4,2%
Resina de poliéster 31%
Polifosfato amónico 0,3%
Agua 4,1%
\vskip1.000000\baselineskip
La formulación obtenida presenta una consistencia de pasta semi-densa que se puede aplicar sobre las superficies a proteger con los métodos convencionales en el sector. No obstante, la forma de aplicación óptima de la formulación según la invención es por proyección mediante una pistola de aire comprimido. Gracias a este sistema se consigue una distribución especialmente uniforme. El grosor óptimo para esta formulación es de entre 2 y 3 mm, los cuales se deben aplicar en dos capas sucesivas. Para espesores de entre 4 y 6 mm se deben aplicar capas sucesivas una vez las capas anteriores se han secado correctamente.
Otro sistema de proyección apropiado para esta pasta puede ser utilizando una bomba de proyección similar a las utilizadas para proyectar hormigón o yeso.
La formulación según la invención se puede aplicar a todo tipo de superficies rugosas, tales como hormigón, ladrillo, enfoscado, madera, o superficies lisas como hierro, vidrio, cerámica, plástico, etc.
Así esta formulación permite cumplir con los requisitos de la clase M1 de la norma UNE 23 727 de ignifugación, pero además presenta unas propiedades adicionales que los productos del estado de la técnica no presentaban de forma combinada en un único producto, estas son: elevada adherencia, elasticidad, baja emisión de humos, estabilidad en el tiempo y protección ante hongos y bacterias.

Claims (16)

1. Formulación ignífuga apta para la protección de estructuras y elementos secundarios contra el fuego en sectores industriales, de la construcción, de la náutica y de los transportes, caracterizada porque comprende
[a]
una resina de poliéster,
[b]
partículas de corcho,
[c]
agua, y
[d]
un catalizador retardante del fuego.
2. Formulación ignífuga según la reivindicación 1, caracterizada porque el porcentaje en peso de dicha resina de poliéster en dicha formulación está comprendido entre un 5 y un 40%, y preferentemente entre un 20 y un 35%.
3. Formulación ignífuga según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el porcentaje en peso de dichas partículas de corcho en dicha formulación está comprendido entre un 1 y un 15%, y preferentemente entre un 5 y un 10%.
4. Formulación ignífuga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque por lo menos el 99% de dichas partículas de corcho presenta un diámetro comprendido entre un 0,1 y 3 mm y preferentemente por lo menos el 90% presentan un diámetro comprendido entre 0,5 y 2 mm.
5. Formulación ignífuga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque dicho catalizador retardante del fuego es un polifosfato amónico.
6. Formulación ignífuga según la reivindicación 5, caracterizada porque el porcentaje en peso de dicho polifosfato amónico en dicha formulación está comprendido entre un 0,1 y un 1% y preferentemente entre un 0,2 y un 0,6%.
7. Formulación ignífuga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque comprende un espesante favorecedor de la adherencia.
8. Formulación ignífuga según la reivindicación 7, caracterizada porque dicho espesante es una cola celulósica.
9. Formulación ignífuga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque comprende una pintura plástica combustible pero no inflamable, y porque el porcentaje en peso de dicha pintura plástica en dicha formulación está comprendido entre un 10 y un 50%, y preferentemente entre un 15 y un 45%.
10. Formulación ignífuga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque dicha formulación comprende un biocida.
11. Formulación ignífuga según la reivindicación 10, caracterizada porque el porcentaje en peso de dicho biocida en dicha formulación está comprendido entre un 0,1 y 1%, y preferentemente entre un 0,3 y un 0,6%.
12. Formulación ignífuga según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque dicha formulación comprende arena de sílice.
13. Formulación ignífuga según la reivindicación 12, caracterizada porque el porcentaje en peso de dicha arena de sílice en dicha formulación está comprendido entre un 1 y un 10%, y preferentemente entre un 3 y un 5%.
14. Formulación ignífuga según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha formulación comprende los siguientes componentes comprendidos en los siguientes rangos de porcentaje en peso:
-
una resina de poliéster entre el 20 y el 35%
-
un aceite vegetal entre el 1 y el 8%
-
partículas de corcho entre el 5 y el 10%
-
un hidróxido sódico entre el 0,7 y el 2%
-
agua entre el 30 y el 40%
-
un biocida entre el 0,3 y el 0,6%
-
una pintura plástica combustible pero no inflamable entre el 15 y el 45%
-
una cola celulósica entre el 0,5 y el 2%
-
una arena de sílice entre el 3% y el 5%, y
-
un polifosfato amónico entre el 0,2 y el 0,6%.
15. Formulación ignífuga según la reivindicación 1, caracterizada porque la composición comprende los siguientes componentes en porcentaje en peso:
-
una base al 25%, donde dicha base comprende un hidróxido sódico, un aceite vegetal, una cola celulósica, agua y un biocida,
-
una pintura plástica combustible pero no inflamable al 27%,
-
partículas de corcho al 8,4%,
-
una arena de sílice al 4,2%,
-
una resina de poliéster al 31%,
-
un polifosfato amónico al 0,3% y
-
agua al 4,1% en peso.
16. Procedimiento de fabricación de una formulación ignífuga según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además un aceite vegetal, hidróxido sódico, un biocida, una pintura plástica combustible pero no inflamable, una cola celulósica y una arena de sílice comprende las siguientes etapas:
-
Preparación por mezclado de una solución acuosa de dicho hidróxido sódico y dicho aceite vegetal,
-
Adición a dicha solución de dicha cola celulósica, una primera parte de dicha agua y dicho biocida para formar una primera base,
-
Adición de dicha pintura plástica, dichas partículas de corcho, dicha arena de sílice a dicha base, mezclando una segunda parte de dicha agua, dicha pintura plástica, dichas partículas de corcho, dicha arena de sílice y dicha primera base para formar una segunda base, y
-
Adición, de dicha resina de poliéster y de dicho polifosfato amónico a dicha segunda base.
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