Procedimiento para lograr simultáneamente la doble protección de la madera frente a los agentes de degradación bióticos y abióticos, incluso frente al fuego, utilizando productos inocuos.

Se trata de un novedoso "Procedimiento para lograr simultáneamente la doble protección frente a los agentes de degradación bióticos y abióticos,

incluso frente al fuego, utilizando productos inocuos", que está basado en la sustitución del aire, que ocupaba las cavidades celulares del lumen de la madera, por un producto líquido de relleno, inocuo, extraído mediante un ciclo de impregnación profunda de alto vacío en inmersión previa en autoclaves prismáticos de carga superior y que una vez seco permanecerá en su interior indefinidamente impidiendo, por una parte, el almacenamiento de oxígeno para la respiración de los organismos vivos y por otra impidiendo su intervención como comburente generador de llamas a altas temperaturas en la reacción de combustión, al no estar presente en cantidad suficiente.

Procedimiento para lograr simultáneamente la doble protección de la madera frente a los agentes de degradación bióticos y abióticos, incluso frente al fuego, utilizando productos inocuos.

Sector de la tecnología

Se trata de un nuevo procedimiento de tratamiento en autoclave de la madera, destinado a mejorar la resistencia al ataque de los agentes degradantes bióticos así como el comportamiento en la reacción al fuego de ese material y de sus derivados, que está dirigido a los fabricantes y aplicadores de productos químicos de protección que operan en el sector maderero de segunda transformación y que vienen utilizando hasta ahora, para estas aplicaciones, productos químicos biocidas o retardantes de mayor o menor toxicidad que se verán afectados por el Reglamento (UE) N° 528/2012.

Antecedentes históricos

Sabemos que la que conocemos y denominamos madera esta constituida fundamentalmente, en la parte utilizable para la construcción o para la fabricación de objetos que es el xilema de los árboles, por celulosa, hemicelulosa, y ligninas y que contiene resinas, agua en proporciones diversas, además de otros elementos orgánicos e inorgánicos característicos de cada especie.

Su estructura, también característica de cada especie, la completan células formando fibras, canales, vasos o traqueidas, generalmente comunicados, por donde pueden circular los líquidos como lo hace la savia, capaces de contener agua en cantidad variable que se comunican entre ellas directamente o a través de los radios leñosos, constituyendo el lumen, mejor definidos en la madera juvenil o albura que en la madera madura o duramen.

Desde siempre se ha venido mejorando la resistencia de la madera frente a la degradación debida a la agresión de los agentes externos, o durabilidad, mediante la impregnación, utilizando muy diversas técnicas que han ido desde la simple inmersión en ciclos prolongados de tiempo aprovechando la estructura vascular de la madera en productos químicos de baja tensión superficial, hasta técnicas de vacío y presión o con productos muy viscosos aplicados en caliente, así como mediante técnicas basadas en ciclos de calor/frío o con variantes combinadas entre sí.

De esta forma se ha conseguido lograr mantener su durabilidad y su utilidad a través del tiempo efectuando mantenimientos periódicos para renovar los productos protectores frente a su propia degradación natural, por los agentes atmosféricos o también debida al deslavado en el contacto con el agua o por una humedad del ambiente muy elevada.

Estos productos de protección han sido de muy diverso tipo, desde grasas animales y ceras, hasta sales sintetizadas que habrían de cumplir su función en condiciones extremas y con distintos objetivos.

Estos objetivos estarían agrupados en dos bloques. Uno de ellos concerniría a los distintos métodos de lograr protecciones adecuadas frente a los agentes bióticos y un segundo bloque lo compondrían las distintas técnicas para lograr protecciones

adecuadas frente al fuego. Ambos bajo unas condiciones de uso diferentes que van desde la utilización del material en condiciones de protección total frente a los agentes atmosféricos (Clase 1) y en el extremo opuesto en condiciones muy desfavorables (Clase 5) como las derivados de la inmersión permanente en agua de mar.

En la actualidad no existen productos inocuos que efectúen la protección doble frente a los agentes degradantes de la madera bióticos y frente al fuego simultáneamente aunque haya muchos productos, todos ellos tóxicos en gran medida en alguna circunstancia, que efectúan una cualquiera de las dos por procedimientos diversos.

Este novedoso procedimiento se basa en que tanto la protección de la madera frente a la agresión de los agentes bióticos, sean insectos xilófagos como termitas o de ciclo larvario u hongos de pudrición así como la protección frente al fuego pueden abordarse desde la aplicación de una tecnología común teniendo en cuenta que en ambos casos solo puede producirse la agresión, de uno u otro tipo, cuando se trate de una actuación en un entorno suficientemente oxigenado.

Ante estos agentes degradantes y para cualquiera de ambos casos, la madera aporta el oxigeno suficiente, del que esta almacenado en su interior dentro de su estructura celular y vascular, para facilitar el camino de su propia degradación siguiendo los ciclos biológicos naturales o también, en el caso del fuego, ayudando a la propagación del mismo al propiciar la formación de llamas, que en un entorno de atmosfera enrarecida, como sucede en el centro de un incendio, no se produciría sin ese aporte adicional constante de aire alojado en la parte de la madera todavía sin quemar.

Es un hecho muy frecuente que las revistas, libros o periódicos, permanezcan sin haber ardido entre los rescoldos y cenizas de una hoguera. Esto no habría sucedido si entre sus páginas hubiera habido aire o si el papel lo tuviera almacenado en su interior como lo hace la madera.

Tratándose de protección frente a los agentes degradantes abióticos, los resultados sobre la efectividad del proceso están avalados por ensayos certificados de reacción al fuego destinados a evaluar el efecto de la protección que proporciona este procedimiento y desde el punto de vista de los hongos, como agentes degradantes bióticos, se ha comprobado el efecto de desistimiento del ataque en medios alcalinos.

El procedimiento

El objetivo de conseguir la extracción del aire contenido en el interior de la madera ha de llevarse a mediante tecnologías de vacío efectuadas dentro de ciertas condiciones porque no es suficiente extraer aire del interior del lumen ya que, además, es necesario garantizar el que no pueda volver a introducirse al entrar en contacto con aire atmosférico para lo que incluso en el interior del autoclave no debe decaer el valor del vacío aplicado durante el ciclo de extracción, ni posteriormente durante el llenado del mismo.

Para asegurar el resultado de este procedimiento es necesario que la extracción del aire interior de la madera se haya realizado en su practica totalidad y con el material totalmente sumergido en un líquido que al ponerse a presión atmosférica, mientras continua sumergido, ocupará inmediatamente las cavidades celulares de la madera y que al solidificarse posteriormente en el interior de la madera no deberá sufrir contracción apreciable de su volumen.

El vacío a que deberá someterse será de alto valor, próximo al vacío absoluto, para no precisar ayuda a la penetración del producto líquido de relleno mediante sobrepresiones superiores a la atmosférica que no sólo dejarían el aire no extraído comprimido y que al expandirse vaciaría las células del producto de relleno al ceder la sobrepresión aplicada, si no que aumentaría el tamaño de las fendas, crearía nuevas o desencolaría los materiales estructurados con adhesivos.

La tecnología aplicable

Para efectuar la sustitución del aire interior de las células de la madera se sumerge el material a tratar en un autoclave de carga superior. La razón de la utilización de este tipo de autoclaves reside en que al estar llenos de líquido cuando se realiza el vacío, se consigue alcanzar una depresión muy elevada en muy poco tiempo pudiendo llegar a valores de vacío próximos al vacío absoluto debido al reducido volumen de cámara que no queda ocupada por el líquido.

Se mantiene el material sometido durante algunos minutos a una depresión del orden de los 960 mb y sin aplicar sobrepresión se libera a la presión atmosférica. Es a partir de ese instante cuando se produce el llenado de las células de la madera merced al empuje ejercido por la presión atmosférica que se ve ayudado por el efecto push-pull ejercido por la elasticidad del material, que se encontraba colapsado, al expandirse. En esas condiciones las células de la madera quedan llenas de líquido evitando el dejar espacio que sería ocupado nuevamente por el aire.

El efecto de la protección de la madera frente al fuego siguiendo este procedimiento se explica de la siguiente forma:

El producto líquido de relleno solidificará a los pocos minutos de su aplicación y en el interior de las células de la madera prácticamente no quedará aire consiguiendo de esa forma la eliminación de lo que sería el comburente interno, necesario para que la reacción de combustión se efectuase con deflagración ya que para que la reacción química de combustión se produzca con formación de llama es necesario que coincidan en el espacio y en el tiempo tres elementos , iniciándose en ese momento un proceso de oxidación violento fuertemente exotérmico que genera una energía adicional irradiada que denominaremos EAc,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para lograr simultáneamente la doble protección de la madera frente a los agentes de degradación bióticos y abióticos, incluso frente al fuego, utilizando productos inocuos consistente en la sustitución de la totalidad del aire contenido en las cavidades de sus células por productos de relleno inocuos.

2. Procedimiento de impregnación profunda de la madera para lograr simultáneamente la doble protección frente a los agentes de degradación bióticos y de los abióticos, incluso frente al fuego según la reivindicación 1, utilizando productos inocuos, consistente en efectuar la sustitución, mediante la presión atmosférica, del aire contenido en las cavidades celulares, extraído mediante el vacío en sumersión previa, por productos de relleno aplicables en estado líquido que al secarse pasarán al estado sólido.

3. Producto, inocuo, de relleno de las cavidades celulares de la madera, para lograr simultáneamente, una vez endurecido, la doble protección frente a los agentes de degradación bióticos y abióticos, incluso frente al fuego, en cuya composición intervienen en cantidades variables los siguientes productos:

Carbonato cálcico, contenido entre 0 y 100%; Carbonato potásico, contenido entre 0 y 100%; Carbonato sódico, contenido entre 0 y 100%; Silicato sódico, contenido entre 0 y 100%; Silicato potásico, contenido entre 0 y 100%; Silicato cálcico, contenido entre 0 y 100%; Silicato de aluminio, contenido entre 0 y 100%; Pirofosfato sódico, contenido entre 0 y 100%; Sulfonamidas sódicas, contenido entre 0 y 100%; Tierra de diatomeas, contenido entre 0 y 100%; Ligninas, contenido entre 0 y 100%; Taninos, contenido entre Oy 100%.

4. Procedimiento de impregnación profunda de la madera para lograr simultáneamente la doble protección frente a los agentes de degradación bióticos y abióticos, incluso frente al fuego, utilizando productos inocuos, según las reivindicaciones 1 y 2, consistente en la extracción al vacío, en sumersión previa, del aire contenido en las cavidades celulares en autoclaves prismáticos de carga superior y su reemplazamiento inmediato mediante impregnación profunda por productos, inicialmente en estado líquido, que al secar pasarán al estado sólido.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

N.° solicitud:

Fecha de presentación de la solicitud: 12.09.2013 Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

© Int. Cl.: B27K3/08 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

Documentos citados

Rei vi nd icaciones afectadas

X

WO 2005094586 A1 (UNITED STATES BORAX INC et al.) 13.10.2005, página 10, líneas 4-8,22-25.

US 2006257578 A1 (ZHANG JUN et al.) 16.11.2006, párrafo [17]; reivindicación 15.

BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 2012-L19987,

PL 392431 A1 (TECHNOLOGIIDREWNAINST) 02.07.2012, resumen.

BASE DE DATOS WPI EN EPOQUE, AN 1997-47191,

RU 2075382 C1 (IVANNIKOVAEI) 10.01.1997, resumen.

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Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia

Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica

O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud

E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud