¿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

Los retardantes de fuego

Los retardantes al fuego son compuestos químicos que incrementan significativamente el punto de ignición de los elementos tratados con ellos, para alcanzar umbrales de temperatura por encima de lo normal; estos límites varían en función del retardante, pero en todo caso se busca disminuir el peligro de fuego.

Cuando los retardantes son aplicados sobre los materiales, estos son absorbidos y eliminan el espacio para el oxígeno con objeto de detener el fuego y su propagación. Cuando la fuente del fuego continúa en contacto con el material impregnado por el retardante, el objeto se consume de forma mucho más lenta a lo habitual, de forma tal que permite extinguir el incendio.

Generalmente, la aplicación de retardantes al fuego resulta útil en materiales presentes en espacios cerrados con riesgos de combustión, como lugares destinados a recreo, alojamiento, baile, esparcimiento, educación, salud, hogares, oficinas, cines, teatros, embarcaciones, aeronaves, transportes, equipos para el combate de incendios, e incluso en bosques.

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Identificación de Plásticos

Al trabajar con plásticos frecuentemente se desea identificar qué plástico ha sido utilizado para fabricar determinado producto. Esto es fundamental para tener una idea del costo y de las propiedades del producto. La identificación de plásticos es generalmente complicada debido a:

Pese a esto hay varias pruebas sencillas que pueden llevarse a cabo para tener una idea del polímero básico que fue utilizado para la manufactura de un producto dado. Estas pruebas son sencillas, no requieren un equipo especial y permiten tener una primera aproximación del tipo de material que se trata.

Las pruebas deben llevarse a cabo con precaución. Pueden ser peligrosas si se llevan a cabo de manera inadecuada. Tenga cuidado al hacer estas pruebas, especialmente al quemar o al oler gases del plástico quemado. Algunos gases son peligrosos. Tenga especial cuidado cuando queme plásticos. Nunca lo haga solo y no lo haga sin supervisión adulta.

Las pruebas básicas

Las pruebas no son definitivas y pueden dar resultados equivocados dependiendo de la presencia de determinados aditivos, como retardantes a la flama, que pueden modificar el comportamiento del producto.

Se propone llevar a cabo el siguiente procedimiento:

1. Observe la muestra

Esto proporciona mucha información. Por ejemplo, el color del plástico puede dar algunas pistas. Algunos polímeros sólo pueden tener cierto rango de colores, en especial los plásticos termofijos. Otros tienden a ser mas brillantes (polipropileno), mientras que otros son tanto brillantes como transparentes (los acrílicos, el SAN, el poliestireno cristal o de propósito general, el policarbonato, …)

2. Sienta la muestra al tacto

Mediante el tacto se puede saber mucho de los plásticos. Para ello se requiere cierta experiencia. Después de tocar varios tipos de plásticos en varias ocasiones se adquiere cierta sensibilidad. Las poliolefinas tienen una textura muy distintiva y son fáciles de reconocer. Las presencia de fibra de vidrio o de otros materiales reforzantes alteran la textura y dureza de la muestra, por lo que en ocasiones es posible detectar si el plástico tiene reforzante.

3. Corte un fragmento de la muestra

Si el pedazo cortado forma pedazos desmenuzables se trata generalmente de un material termofijo. Mientras que si el pedazo consiste en largas astillas es probable que se trate de un material termoplástico.

Material Termofijo

El pedazo cortado formó pedazos desmenuzables por lo que se deduce que es es probable que sea un material termofijo
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

4. Exponga el material a la flama

Coloque la muestra a la flama y huela los gases que emana.
Tenga cuidado al hacer esto. Revise que la flama esté apagada antes de inhalar. No inhale los gases directamente. Coloque la muestra lejos de su nariz (20-30 centímetros) e inhale tan poco como pueda para poder oler. No inhale profundamente. Tenga cuidado al agarrar la muestra. Puede estar muy caliente y quemar. Tenga cuidado en caso de que la muestra esté goteando.

Si se presentan las siguientes características:
La muestra se quema y el fuego se extingue solo. El olor semeja el del fenol. La muestra es negra o café. Es probable que se trate de una resina fenol-formaldehído.

La muestra se quema, el fuego se extingue solo, el olor de los gases es picante o irritante y la muestra tiene un color claro. Probablemente sea una resina fenol-formaldehído epóxida.

La muestra se quema, el humo presenta un olor a pescado y tiene un color claro o blanco. Puede ser una resina urea-formaldehído o melamina-formaldehído. En este caso haga una prueba raspando la muestra con la uña.

Si la muestra se raya, probablemente sea una resina urea-formaldehído

Fin de la Prueba
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Material Termoplástico

El pedazo cortado formó largas astillas por lo que probablemente se trate de un material termoplástico.
Las pruebas continúan de la siguiente manera:

4. Caliente un alambre y toque el plástico con el alambre caliente.
Si la muestra se funde se confirma que se trata de un termoplástico. En caso contrario se trata de un termofijo.

5. Arroje la muestra contra una superficie dura y escuche el sonido del golpe.
Si suena metálico, probablemente se trate de un polímero de estireno