Este no es un caso aislado. La demanda de retardantes de llama en la industria de tuberías está pasando de 'inexistente' a 'obligatoria', pero muchos ingenieros de formulación aún tienen que ponerse al día.
Mientras que la industria del cable analiza con frecuencia el retardo de llama , la industria de las tuberías rara vez lo hace. Esta disparidad tiene raíces históricas. Tradicionalmente, las tuberías de PVC se han utilizado principalmente para drenaje, eliminación de aguas residuales y riego agrícola, aplicaciones que no tienen requisitos obligatorios de retardantes de llama. Sin embargo, el alcance de GB 8624-2023, 'Clasificación del comportamiento frente al fuego de materiales y productos de construcción', ahora cubre tuberías de construcción, y la Clase B1 (retardante de llama) se está convirtiendo en un requisito de entrada de facto para edificios de gran altura, metros, centros de datos y otras aplicaciones similares.
Las soluciones retardantes de llama diseñadas para materiales de cables no se pueden aplicar directamente a tuberías rígidas de PVC (UPVC).
Las tuberías de PVC rígido no contienen plastificantes y son más propensas a carbonizarse después de la eliminación del HCl que las de PVC flexible. El UPVC puro tiene un índice límite de oxígeno de aproximadamente el 45 % y posee propiedades autoextinguibles inherentes. Sin embargo, depender únicamente de las propiedades retardantes de llama inherentes del material base hace que sea difícil lograr consistentemente una calificación B1 en la prueba SBI especificada por GB 8624.
Una formulación retardante de llama de hidróxido de aluminio común requiere la adición de 30 a 40 partes (basada en 100 partes de resina de PVC) para acercarse al umbral de Clase B1, lo que produce tres efectos secundarios:
Mayor densidad. La densidad de las tuberías de UPVC ha aumentado de aproximadamente 1,4 g/cm³ a más de 1,6 g/cm³, lo que da como resultado un aumento de peso de alrededor del 14% para tuberías del mismo espesor de pared, lo que a su vez aumenta los costos de transporte e instalación.
La fuerza del impacto disminuye. Las partículas de hidróxido de aluminio forman puntos de concentración de tensiones en la matriz de PVC, lo que lleva a un aumento significativo en la tasa de fallas en la prueba de impacto de caída de peso (TIR) a 0 °C. Las tuberías son propensas a agrietarse durante la construcción o el transporte en invierno en las regiones del norte.
La calidad de la superficie de extrusión se deteriora. El alto contenido de relleno provoca la fractura de la masa fundida, lo que produce un efecto de 'piel de tiburón' en la superficie exterior de la tubería, lo que compromete la integridad de las juntas selladas.
El fósforo rojo es más eficaz como retardante de llama en PVC rígido que en PVC flexible. Esto se debe a que el PVC rígido no contiene plastificantes; Después de eliminar el HCl, forma una estructura de polieno conjugado que puede reticularse aún más para formar carbón, y el efecto catalítico del ácido fosfórico del fósforo rojo sirve para mejorar este proceso.
En sistemas de tuberías de PVC rígido, una formulación de 100 partes de PVC (SG-5) + 3 partes de CPE (modificador de impacto) + 1,5 partes de ACR (ayudante de procesamiento) + 2 partes de estabilizador de Ca/Zn + 8 partes de fósforo rojo encapsulado puede pasar la prueba de fuente de ignición según GB/T 8626 y la prueba SBI según GB/T 20284, logrando la Clase B1. El valor FIGRA se puede controlar por debajo de 100 W/s y el THR600 es inferior a 6 MJ.
Dado que la tasa de adición es de sólo 8 partes (muy inferior a las 30 a 40 partes necesarias para el hidróxido de aluminio), el aumento en la densidad de la tubería se mantiene dentro del 3%. Tanto la rigidez del anillo (SN8) como el impacto de caída de peso a 0 °C (TIR ≤ 5%) cumplen con los requisitos de GB/T 10002.1. En términos del proceso de extrusión, el micropolvo de fósforo rojo recubierto se dispersa uniformemente durante la mezcla en seco del polvo de UPVC y no obstruye la pantalla del extrusor (malla 40), con fluctuaciones de presión de fusión de menos de ±5%.
Los cambios específicos en el rendimiento de la tubería antes y después de agregar 8 partes de fósforo rojo son aproximadamente los siguientes: la rigidez del anillo aumentó ligeramente con respecto al valor estándar SN8 (≥8 kN/m²) y el valor TIR para la prueba de impacto por caída de peso disminuyó de aproximadamente 8 a 10 % (sin retardante de llama) a menos del 5 %. La corriente del motor principal de la extrusora aumentó aproximadamente entre un 5% y un 8%, la producción disminuyó aproximadamente entre un 3% y un 5% y el ciclo de limpieza del troquel se extendió de aproximadamente 72 horas a aproximadamente 48 horas. Estos cambios son aceptables en la planta de producción: la mayoría de los fabricantes de tuberías están dispuestos a realizar menos de un 10% de ajuste en sus procesos a cambio de la certificación Clase B1.
Tres puntos ciegos emergentes:
Los puntos donde las tuberías de drenaje en edificios de gran altura pasan a través de losas son uniones críticas para el sellado contra incendios. Las tuberías de drenaje comunes de UPVC se ablandan y gotean rápidamente cuando se exponen al fuego, creando un efecto de chimenea vertical. Las tuberías de UPVC de clase B1 retardantes de llama se autoextinguen una vez que se elimina la llama, lo que gana tiempo para la capa de sellado contra incendios.
GB 51298-2018, 'Estándares de diseño de protección contra incendios para subterráneos', establece requisitos claros para el comportamiento frente al fuego de los materiales utilizados en túneles. Si se utilizan tubos corrugados de PVC de doble pared para el drenaje de túneles, deben cumplir al menos las normas de Clase B1.
Los requisitos detallados de protección contra incendios de GB 50174 para componentes de edificios de centros de datos están eliminando el punto ciego de larga data relacionado con las tuberías de condensado de aire acondicionado, que anteriormente estaban excluidas de las revisiones de seguridad contra incendios. Los centros de datos son extremadamente vulnerables a los incendios; Si las tuberías de condensado expuestas se convirtieran en vías de propagación del fuego, las consecuencias serían inimaginables.
Oportunidades de exportación: diferenciación en la infraestructura del sudeste asiático
El mercado del Sudeste Asiático (Vietnam, Indonesia, Tailandia) está atravesando actualmente un ciclo de desarrollo de infraestructura a gran escala, lo que impulsa una fuerte demanda de tuberías de plástico. Sin embargo, el mercado local está dominado por los tubos estándar de PVC y prácticamente no existe mercado para los tubos retardantes de llama. Los métodos de prueba para la retardación de llama de tuberías especificados por TISI (Tailandia), SNI (Indonesia) y QCVN (Vietnam) son generalmente equivalentes a las normas IEC o GB. Se aceptan informes de pruebas nacionales de Clase B1 para algunos proyectos, pero se recomienda confirmar los requisitos específicos con los clientes con antelación.
Para los fabricantes de tuberías orientados a la exportación, las tuberías de UPVC retardantes de llama Clase B1 ofrecen una forma eficaz de evitar la competencia de precios bajos. La diferencia de precio entre las tuberías de drenaje de UPVC estándar y las tuberías ignífugas de Clase B1 puede alcanzar entre el 15% y el 20%. El retardante de llama compuesto de fósforo rojo en forma de pasta de Yinsu es adecuado para líneas de producción flexibles que manejan lotes pequeños a medianos y cambios frecuentes de productos, lo que elimina la necesidad de inversiones adicionales en equipos de medición de polvo.
La participación de mercado del 55% en tuberías de PVC es el resultado de mantener el status quo, mientras que la actualización a productos retardantes de llama presenta una oportunidad para romper con la competencia. Quien sea el primero en desarrollar una formulación de grado B1 para tuberías obtendrá puntos de bonificación técnica en la próxima ronda de licitación del proyecto.
