CIQA | Centro de Investigación en Química Aplicada - Plásticos resistentes al fuego. Desarrollo de compuestos plásticos con propiedades antiflama
_

Plásticos resistentes al fuego. Desarrollo de compuestos plásticos con propiedades antiflama

carrusel web-03Por: Lic. Juan Uriel Peña Castillo, Oficina de Transferencia de Tecnología

Desde el punto de vista de la protección contra incendios, los plásticos representan un problema complejo, ya que los siniestros que involucran este material pueden alcanzar un gran tamaño en menos de dos minutos y son muy difíciles de controlar, esto debido a su composición química. Los plásticos tienen una reacción similar a la de otros materiales orgánicos ante el fuego en un proceso de combustión, que hace que produzcan una gran mezcla de gases tóxicos, lo que los hace aún más peligrosos en un incendio.1
En el sector automotriz los plásticos han contribuido a lograr ventajas significativas como reducir el consumo de combustible, mejorar la comodidad de los vehículos e integrar equipos de tecnología de audio/video, información y comunicación que han facilitado las condiciones de viaje. Desafortunadamente, estos productos son altamente flamables y, a principios del siglo XXI, el número de incendios en vehículos a nivel global se estimaba en 70,000 por año, causando la muerte de más de 3,500 personas.2
De manera similar en el sector de la construcción y arquitectura, los plásticos son utilizados como materiales y objetos decorativos, paneles, marcos, incluyendo telas, muebles y accesorios. Sin embargo, en estudios realizados en Reino Unido y Francia entre 2008 y 2013, sobre incendios domésticos, se mencionó a los plásticos como uno de los factores que habían acelerado la propagación del fuego hasta en un 12%,.3,4
Para dar solución a este problema, los plásticos se pueden fabricar a medida con el fin de satisfacer necesidades concretas y reducir su capacidad para propagar el fuego, esto se podría lograr mediante la implementación de algunas de las siguientes acciones:
  • Incorporación de retardantes de la llama;
  • Revestimiento con capas menos combustibles;
  • Optimización del diseño del producto (p. ej. reducción del peso) para influir en la reacción ante un incendio.
  • Nueva y mejor composición de los productos para reducir la flamabilidad.
  • Uso de mejores técnicas de instalación para impedir la propagación del fuego. 5
 
En particular, los retardantes a la flama son compuestos líquidos, sólidos o gaseosos que tienden a inhibir la combustión cuando se aplican, ya sea mezclados, combinados o sobre materiales combustibles. Se estima que actualmente el consumo de los materiales antiflama asciende a más de 2.25 millones de toneladas por año. El hidróxido de aluminio es la opción que mayor demanda tiene en el mercado, alcanzando un 38 %. En segundo lugar, están los sistemas retardantes de flama halogenados que comprenden productos bromados y clorados, los cuales se usan comúnmente con trióxido de antimonio, y que alcanzan una cuota de mercado de un 31%. Otros compuestos organofosforado y otros retardantes de flama como, por ejemplo, los compuestos de fósforo inorgánicos, el nitrógeno y los retardantes de flama a base de zinc conforman un 31%. Durante la última década, hay una tendencia hacia la sustitución de productos ignífugos halogenados heredados con productos no halogenados más sostenibles.6
 
Buscando ofrecer una solución alternativa a este complejo problema de la flamabilidad de los plásticos y considerando las nuevas regulaciones internaciones ambientales sobre el uso de los plásticos, el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) se ha dado a la tarea de desarrollar materiales anti-flama alternativos a los convencionales. Al respecto en este documento se señalará el caso de dos desarrollos tecnológicos en que actualmente trabajan investigadores del CIQA.
 
El primero de ellos, relacionado a la elaboración de bio-nanocompósitos a base de almidón termoplástico y vermiculita con propiedades mecánicas mejoradas que se comportan como un material semicristalino que puede ser utilizado como material resistente a la flama. El uso que se propone para este material es en la fabricación de accesorios para el sector automotriz como son partes de tableros, tapetes, conductos de aire acondicionado, entre otros. Esta tecnología está siendo desarrollada por el Dr. Francisco Rodríguez y su equipo de trabajo. Entre las ventajas que se encuentran en estos bio-nanocompósitos, están la utilización de materiales de origen natural y mineral, como es el almidón y vermiculita. Estos materiales, a diferencia de los procesos tradicionales de tratamientos antiflama superficiales de plásticos tales como pinturas o recubrimientos, tienen la ventaja de que se adicionan a los pellets para la fabricación de los accesorios plasticos, modificando así su composición e impartiéndoles la propiedad de resistencia a la flama. Los resultados de esta tecnología se ven reflejados cuando los plásticos son expuestos al fuego, el bio-nanocompuesto se activa creando una barrera superficial que evita la propagación del mismo.
 
El segundo desarrollo, liderado por el Dr. Rafael Aguirre y su equipo de trabajo, se refiere al desarrollo de materiales compuestos, con mejores propiedades de retardancia a la flama para la fabricación de artículos de gran volumen plástico, como son recipientes de almacenamiento para alimentos, productos químicos, agua; asi como elementos de mobiliario para oficinas, artículos de jardín, cajas para residuos, globos para la iluminación, etc. Específicamente, el desarrollo consiste en una formulación retardante a la flama base intumescente para fabricación de artículos plásticos mediante el proceso de rotomoldeo, al igual que el desarrollo tecnológico anterior, la formulación se aplica a los pellets que se utilizan para fabricar las piezas en el proceso de rotomoldeo, por lo que ofrece la ventaja de la fabricación de grandes piezas de plástico. Los beneficios que se logran mediante esta tecnología son la eliminación del proceso de tratamiento post-producción de las piezas de plástico mediante pinturas o recubrimientos.
Finalmente, podemos señalar que a la fecha ambos desarrollos continúan pruebas que les permitan cumplir con las normas internacionales ASTM (E1321-97, D1360-98, E 1317 y D2863) referentes a retardancia y flamabilidad y de la NFPA que utiliza los métodos del Underwriters Laboratories: UL 94 Clasificación V0, V1 y V2 referentes a tiempos de quema y extinción del fuego en los materiales.
 

Referencias.
1. Riesgos de incendio en plásticos. Rimac Plasticos. http://prevencionrimac.com
2. http://icl-ip.com/wp-content/uploads/2012/10/FR-Transportation-2012.pdf
3. Los plásticos y la seguridad contra incendios en el sector de la construcción. https://www.plasticseurope.org/download_file/force/1284/6323
4. http://www.verbraucherrat.at/content/01-news/05-archiv-2009-2010/01-studie-brandschutz/firesafetyconsumer.pdf
5. González, O. (2009). Los retardantes de fuego. Ingeniería de Protección contra el Fuego.
6. https://www.flameretardants-online.com/flame-retardants/market

 



CIQA | Centro de Investigación en Química Aplicada