¿Qué son los retardantes de flama?

Los retardantes de flama, también llamados ignífugos, es un concepto que define a una diversidad de compuestos o mezclas de compuestos químicos incorporados en plásticos, textiles, circuitos electrónicos, etc. diseñados para reducir la inflamabilidad de un material o para demorar la propagación de las flamas a lo largo y a través de su superficie.

Estas propiedades han sido desarrolladas y aplicadas consecuentemente en las prácticas para prevenir incendios, y su uso es parte integral de las reglamentaciones correspondientes en todos los países donde éstas existen. Los retardantes de flama, en sus diversas modalidades, han sido utilizados ampliamente en la protección pasiva de madera y otros materiales de construcción, incluyendo estructuras metálicas; en muchos textiles y fibras sintéticas, y en una amplia variedad de aplicaciones de plásticos técnicos, principalmente en la industria electrónica.

En consecuencia, los retardantes de flama se encuentran distribuidos ampliamente en locales y edificios públicos, tales como oficinas y centros de trabajo, en teatros, cines, y otros centros recreativos, así como en aeropuertos, hoteles, hospitales, escuelas, etcétera. De igual forma, están presentes en el hogar en productos como las alfombras, ciertas telas para tapicería y cortinas, en recubrimientos, elementos de construcción y muebles de procedencia industrial, y en una multitud de aparatos electrodomésticos.

Los éteres bifenílicos polibromados, PBDE, y otros compuestos bromados se hallan entre los más efectivos y económicos retardantes de flama, especialmente aquellos que se emplean como aditivos en las formulaciones de plásticos. A mediados de los años 1990, los compuestos bromados representaban hasta 25% de la producción mundial de retardantes de flama, estimada en 600,000 toneladas anuales.

Los PBDE se utilizan mucho en circuitos electrónicos impresos y en corazas de plástico para computadoras, televisores y otros equipos electrónicos. También se encuentran en ropa y equipo de protección contra fuego, y en telas tratadas para diversos usos, en aparatos electrodomésticos y en máquinas de oficina, en interiores automotrices, en alfombras y en recubrimientos arquitectónicos. Se cree que los PBDE se liberan gradualmente al ambiente a lo largo del ciclo de vida de la mayoría de estos productos, pero el proceso aún no es bien conocido.

Los retardantes de flama fueron considerados durante mucho tiempo como altamente benéficos para los consumidores y el público en general dado que al reducir la inflamabilidad de muchos productos, han abatido la tasa de incendios y accidentes menores, y en los casos inevitables de siniestro, actúan reduciendo su agresividad, su velocidad de propagación y la producción de humos y gases de combustión, minimizando así los costos económicos y la pérdida de vidas.

Sin embargo, recientemente estos compuestos han recibido una atención diferente, ya que varias investigaciones han comenzado a advertir sus propiedades tóxicas. Si bien la evidencia científica es aún incompleta o difícil de interpretar, las organizaciones civiles y ambientalistas han comenzado a destacar el problema, y como contraparte, las autoridades reguladoras, las empresas fabricantes y las instituciones responsables de la protección civil, ambiental y del combate a incendios, están reconsiderando el uso de estos productos, avocándose a la búsqueda y desarrollo de alternativas ambientalmente seguras y sin riesgos para el consumidor.

En comparación con los bifenilos policlorados, BPC, es poco lo que se sabe de los efectos sobre la salud humana por exposición a los PBDE. Los primeros estudios sugieren que estos efectos pueden incluir cáncer, daño hepático y disfunciones de la glándula tiroides. Investigaciones recientes realizadas en ratones mostraron efectos adversos en neurodesarrollo, capacidad de aprendizaje, memoria y comportamiento. La estructura de algunos compuestos bromados se parece a la de ciertas hormonas, lo cual puede causar problemas reproductivos en la vida silvestre.

Producción y usos

Los principales retardantes de flama contienen compuestos orgánicos bromados como los bifenilos polibromados (PBB), los éteres bifenílicos polibromados (PBDE), el tetrabromobisfenol A (TBBPA) y el hexabromociclododecano (HBCD).

Existen dos fabricantes principales de PBDE en el mundo: Great Lakes Chemical en los Estados Unidos y Dead Sea Bromine en Israel. Otras compañías incluyen Riedel de Haen (de Hoechst Group), Ceca (ATOCHEM, Francia), Potasse et Produit Chimiques (Rhone Poulenc Group) en Francia, Warwick Chemicals (Gran Bretaña), Albemarle S.A. (Bélgica) así como Nippo y Tosoh & Matsunaga (estas últimas del Japón). Los PBDE también se producen en China y en la India.

Los retardantes de flama, en general, pueden incorporarse a un material ya sea como componentes activos o bien como aditivos. Los componentes activos se integran a la estructura polimérica de algunos tipos de plásticos. Esta modalidad es la preferida, ya que produce materiales más estables y con propiedades uniformes. Los aditivos, por otra parte, son más económicos y versátiles, aunque presentan el inconveniente de modificar las propiedades de los materiales de base. Este es el caso de los PBDE, que en general, se aplican como recubrimientos o bien se mezclan durante el procesamiento de materiales como plásticos y fibras.

El producto pentabromado se ha usado principalmente como retardante de flama en espumas de poliuretano para muebles y colchones, y en interiores automotrices. El producto octabromado se utiliza como retardante de flama en una variedad de termoplásticos, y tiene aplicaciones en procesos de moldeo por inyección, como en el caso del poliestireno de alto impacto. La formulación deca corresponde prácticamente a una sustancia única, y es empleada fundamentalmente en textiles y plásticos duros para la fabricación de housings en artículos electrónicos, especialmente televisiones y computadoras. El decaBDE también se utiliza ampliamente para el acabado de circuitos impresos (OECD 1994). Debido a esta aplicación, el decaBDE es el PBDE de más amplia distribución, y tiene particular importancia en el ciclo de vida de la chatarra electrónica.

Tetrabromobisfenol A (TBBPA)

El TBBPA comercial es un retardante de flama utilizado en todo el mundo y tiene una demanda de cerca de 60,000 toneladas anuales. Esta sustancia se utiliza como reactivo o como aditivo retardante de flamas en polímeros, como el ABS, y las resinas epóxicas y policarbonadas, poliestireno de alto impacto, resinas fenólicas, adhesivos y otros (IPCS 1995).

Hexabromociclododecano (HBCD)

El HBCD se ha utilizado desde hace 20 años y se produce mediante la mutilación de la molécula de dodecano. Se utiliza en espumas y poliestireno expandido, en el tapizado de muebles, interiores textiles, interiores textiles de automóvil, cojines, y materiales de construcción como bloques, paredes, sótanos, etc.

Bifenilos polibromados (PBB)

Los bifenilos polibromados (PBB) son hidrocarburos bromados con estructura similar a la de los bifenilos policlorados (PCB) pero con la diferencia de que pueden contar con átomos de bromo en la estructura del bifenilo. Ya que los PBB tienen propiedades físicas similares a la de los PCB, también tienen un destino parecido en el ambiente. Las mezclas de PBB se han utilizado como retardantes de flama en plásticos, equipos de televisión y otras aplicaciones electrónicas.

El decabromo-bifenilo y el tetrabromo-bisfenol-A, un retardante de flama muy usado en circuitos impresos, están incluidos en el Toxic Releases Inventory, TRI, de los Estados Unidos. El producto pentabromado, que presenta las características tóxicas más acentuadas para los humanos y el ambiente, quedó prohibido en dicho país a partir del 1° de julio de 2003. El decabromo-difenil-óxido, que es otro nombre para el decabromo-bifenilo, está incluido en el registro canadiense NAPRI. Otros PBDE no están incluidos ni en el TRI ni en el NAPRI. En México, hasta hoy, no se requiere su reporte al Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes (RETC).

La globalización de los mercados, particularmente en las industrias eléctrica y electrónica, ha vuelto extremadamente difícil seguir el flujo de materiales contenidos en los productos terminados y semiacabados, desde su fabricación hasta su desecho. Esto resulta evidente al considerar que la herramienta fundamental que es el balance de materiales a lo largo del proceso de fabricación, resulta fuertemente limitada cuando el proceso en sí y quienes participan en él, se dispersan en el tiempo y el espacio, como también lo hacen en consecuencia, los centros de decisión y de información.

Además, las tasas de renovación en estas industrias, como también en la industria automotriz, son reconocidamente altas, llegándose al caso de que aparezcan nuevas versiones de computadoras y equipos electrónicos cada seis meses. Considerada desde una perspectiva global, sin embargo, es evidente que no es tanto la emisión de estos compuestos durante procesos industriales particulares, sino su difusión a lo largo del ciclo de fabricación, consumo, disposición y reciclado de productos y materiales tratados con estos compuestos lo que constituye la causa principal de la contaminación ambiental.

La Agencia para la Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), bajo la Ley de Control de Sustancias Tóxicas (TSCA, por sus siglas en inglés), regula a una amplia categoría de bifenilos polibromados que potencialmente incluirá de 200 a 300 sustancias, a través de una norma especial, y establece que FireMaster BP-6 requiere ser reportado bajo la Ley de Enmienda y Reautorización del Superfondo (SARA, por sus siglas en inglés, que surge para implementar mejoras en el manejo de sitios contaminados con residuos peligrosos). También, bajo la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos (RCRA, por sus siglas en inglés), la EPA ha impuesto el seguimiento del manejo de los bifenilos polibromadosa través de reportes.

La Administración de Alimentos y Drogas de los Estados Unidos (FDA, por sus siglas en inglés) bajo la Ley de Alimentos, Drogas y Cosméticos (FDA&CA) regula a los bifenilos polibromados como contaminantes ambientales inevitables. En colaboración con los Centros para el Control de Enfermedades, (CDC) y el Departamento de Salud Pública del Estado de Míchigan, la FDA monitorea a largo plazo los efectos de la exposición aguda a bifenilos polibromados en la salud humana. La Administración para la Salud y Seguridad Ocupacional de los Estados Unidos (OSHA) regula a los bifenilos polibromados bajo el Estándar de Comunicación de Riesgos, y los considera como un riesgo químico en los laboratorios.

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Fuente:
http://www.ine.gob.mx

Alternativas tecnológicas para una eficiente codificación digital

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Las necesidades de codificación de las empresas pueden responder a la identificación de la frescura de un producto, su fecha y planta de fabricación, la línea de producción, el turno de elaboración y jefe responsable, las materias primas empleadas en su elaboración, su rastreabilidad e identificación de lotes desde su salida de la fábrica hasta que el artículo llega al usuario final.

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GOMA GUAR

La Goma Guar se deriva del endospermo molido de la planta de guar, Cyamopsis tetragonolobus, de la familia de las leguminosas. La planta es cultivada comercialmente en India y Pakistán para el consumo humano y animal. También es cultivada en el semiárido sudoeste de los Estados Unidos. El tiempo de cultivo es de aproximadamente 20 a 25 semanas. La planta de guar es una leguminosa que lleva una vaina, fijador del nitrógeno, es robusta y resistente a sequedad y crece con tallos de 1 a 2 m de altura. Las vainas de la semilla tienen aproximadamente 15 cm de largo y contienen seis a nueve semillas de aproximadamente 2 a 3 mm en el diámetro. Aproximadamente 14 a 16% de la semilla son la cáscara, 38 a 45% representan el endospermo y 40 a 46% el germen.

Procesamiento

En el procesamiento comercial de la goma guar, se utiliza una variedad de métodos para separar eficazmente el endosperma de la cáscara y del germen. La cáscara se elimina remojando en agua y posterior molienda en varias fases y cernido, o calentando y carbonizando la cáscara por tratamiento con fuego. Después se usa una molienda diferencial para separar el germen del endosperma, ya que hay una diferencia en la dureza de cada componente. Se puede usar molinos de roce, de martillo, o de rodillo. El endosperma separado, que contiene 80% galactomano, se muele finalmente a un tamaño de partícula fino y se vende como goma guar.

Características físicas

La Goma Guar es un polvo blanco a blanco-amarillento, casi sin olor y sin sabor. Las calidades técnicas son ligeramente más oscuras en el color. Los tamaños de la malla fácilmente disponibles son de 40 a 300 milimicrones.

Solubilidad

La Goma Guar se dispersa e hidrata casi completamente en agua frío o caliente, formando soluciones muy viscosas. Es insoluble en solventes orgánicos.

Viscosidad

La viscosidad de dispersiones o soluciones de goma guar depende de temperatura, tiempo, concentración, pH, velocidad de agitación y tamaño de la partícula del polvo,. En agua fría la viscosidad máxima se logra en 1 a 4 horas. El polvo más fino de goma guar se hidrata más rápido que los polvos gruesos. Para uso en alimentos la viscosidad de una solución al 1% varía de 2000 a más de 5000 cps.

Características químicas

Goma Guar, como la goma de algarrobo, es un polisacárido que tiene una cadena recta de D-mannopyranose unidos por B-(1->4) juntas con bifurcaciones laterales de unidades solas de D-galactopyranose y unida las otras unidades de manosa por juntas de (1->6). El peso molecular de este galactomano es 220, +/- un 10%. La goma de algarrobo tiene bifurcaciones únicas de galactosa en cada cuarta unidad del manosa. La bifurcación lateral mayor de las moléculas de goma guar causa su mejor hidratación en agua fría, así como una mayor actividad en la fijación de hidrógeno. En promedio, la goma guar contiene 80% galactomannan, 12% agua, 5% proteína, 2% residuo insoluble en ácidos o fibra cruda, 0,7% ceniza, 0,7% grasa, un rastro de metales pesados, cero arsénico, y cero plomo, aproximadamente.

pH

El pH de una solución al 1% de goma guar está entre 5,0 y 7,0. Las soluciones de goma guar tienen una acción de buffer y son muy estables a pH de 4 a 10,5. El método preferido para preparar una solución con un pH muy bajo o muy alto es preparar una solución con un pH de 8 y entonces ajustar el pH a tan alto como mayor de pH 11 o a tan bajo como pH 1. La hidratación más rápida ocurre entre el pH 7,5 y 9.

Compatibilidad

La Goma Guar es un polímero no iónico compatible con la mayoría de otros hidrocoloides vegetales como tragacanto, karaya, arábiga, el agar, alginatos, carragenatos, goma de algarrobo, pectina, metilcellulosa y carboxy-metilcellulosa. La Goma Guar también es compatible con casi todos los almidones químicamente modificados, almidones crudos, celulosas modificadas, polímeros sintéticos, y proteínas solubles en agua. Algunas sales multivalentes y solventes miscibles en agua alteran la hidratación y la viscosidad de soluciones de goma guar y producen geles. El ion del borato inhibirá la hidratación de goma guar.

La Formación de GeI

El ion del borato actúa como un agente de vinculación cruzada con goma guar hidratada formando geles de estructuras cohesivas. La formación y fuerza de estos geles dependen del pH, temperatura y concentraciones de los reactivos.La transformación de solución en gel es reversible ajustando el pH debajo de 7 o calentando. La nueva solución tendrá la misma viscosidad como la solución original.

Preservativos

Las soluciones de Goma Guar como la de otros hidrocoloides vegetales están sujeto al ataque bacteriano. Una mezcla de 0,15% metil- y 0,02% propil- parahidroxi-benzoato puede usarse para conservar las soluciones de goma guar. Para las aplicaciones en alimentos, se recomienda especialmente benzoato de sodio y ácido cítrico. El ácido sórbico y/o Sorbato de Potasio también se usa como un preservativo para goma guar en quesos procesados.

Usos

Goma Guar se usa principalmente para espesar soluciones acuosas y para controlar la movilidad de materiales dispersados o disueltos.

Alimentos

Alimentos lácteos

La característica de goma guar como fijador de agua la hace ideal como agente de hidratación rápida en la formación de soluciones coloidales viscosas. Es versátil como espesante o modificador de viscosidad. La Goma Guar se usa en los estabilizadores de helado, sobre todo a temperatura alta, en procesos de tiempo corto dónde las condiciones requieren 80 º C durante 20 a 30 segundos. Goma Guar también se usa en la estabilización de chupa-chupas y sorbetes. Se usa en una variedad de productos de queso suaves, en quesos crema procesados y pasteurizados y en la producción para aumentar el rendimiento de sólidos de la cuajada. Produce cuajadas suaves, compactas, de textura excelente. Los quesos cremosos se producen mezclando 1 a 2% goma guar con los otros ingredientes del queso, fundiendo, y después enfriando la mezcla homogénea.

Productos de panadería

Goma Guar, cuando es agregada a diferentes tipos de masas durante el amasado, aumenta el rendimiento, da mayor elasticidad, y produce una textura más suave, vida de estante más larga y mejores propiedades de manejo. En pasteles y masas de bizcocho, goma guar produce un producto más suave que se saca fácilmente de los moldes y se rebana fácilmente sin desmenuzar.

Carne

Goma Guar actúa como un aglutinante y lubricante en la fabricación de una variedad de productos de carne como salchichas, productos de carne llenados y comida animal enlatada. Goma Guar disminuye la pérdida de peso durante el almacenamiento.

Bebidas

Goma Guar es útil espesando diferentes bebidas de fruta y bebidas dietéticas sin azúcar. Goma Guar más carragenato se usa para estabilizar jarabes de chocolate y mezclas de chocolate en polvo. Néctares de frutas que consisten de puré de fruta, jugo de fruta, azúcar, ácido ascórbico y ácido cítrico obtienen una textura buena y una viscosidad estable mediante la adición de 0,2 a 0,8% goma guar.

Aderezos y salsas

La propiedad para espesar de la goma guar se usa para mantener la estabilidad y apariencia de aderezos, salsas de encurtidos, aderezos condimentados y salsas de barbacoa. Goma Guar es compatible con las emulsiones muy agrias y eficaz a porcentajes de 0,2 a 0,8% del peso total.

Productos farmacéuticos y Cosméticos

Goma Guar se usa como un depresor del apetito y como desintegrador y agente aglutinador en tabletas comprimidas. También se usa para espesar diferentes cosméticos como lociones y cremas.

Industrial

Industria del papelUno de los mayores usos de la goma guar en este segmento donde se le utiliza como agente retenedor de humedad en los procesos de manufactura de papel confiriéndoles características especiales, se usa también como corrector de irregularidades en las prensas y calandras.

Industria minera

Goma Guar su usa como floculante en el proceso de separación de líquidos de sólidos por medio de filtración, sedimentación y clarificación. Goma guar acelera la sedimentación de lodos suspendidos y facilita su remoción. También se usa como depresor de talco en operaciones de minería.

Industria del tabaco

Goma Guar se usa como aglutinante de tabaco fragmentado en la producción de hojas del tabaco reconstituidas. Estas hojas flexibles, con la fuerza tensil y espesor de una hoja de tabaco, retienen las características de sabor y aroma del tabaco y se mezclan con hojas de tabaco. Las hojas son formadas pasando una mezcla húmeda de goma guar, el humectante, y el polvo de tabaco entre rodillos de acero que giran a velocidades periféricas diferentes permitiendo la reincorporación de partículas que originalmente no podían ser utilizadas.

Industria textil

Los derivados de Goma Guar se usan en los procesos de impresión por rodillo o de silk screen, así como en agentes de acabados. Estos derivados también se usan como espesativo de pastas de impresión.

Explosivos

Como agente impermeabilizante, la goma guar se ha usado para producir un explosivo de nitrato de amonio resistente al agua.

Tratamiento de agua

La Goma Guar es aprobada por el Servicio de Salud Pública americano para su uso en el tratamiento de agua potable, junto con otros coagulantes como alumbre (potasio de sulfato aluminio) hierro (III) sulfato, y cal (óxido de calcio). Goma Guar aumenta el tamaño de los floculos formados por el coagulante inicialmente, incrementando la sedimentación de impurezas sólidas, reduciendo el paso de sólidos a los filtros y el tiempo entre retro-lavados. En aguas industriales, goma guar forma flóculos con arcilla, sílice, carbonatos e hidróxidos cuando es usado solo o junto con coagulantes inorgánicos.

Perforación petrolera

La goma guar se usa a menudo para controlar el flujo de agua y como un coloide protector en lodos de perforación de pozos petroleros. También se usa en la fractura de ácidos para aumentar el flujo de petróleo.