สารหน่วงไฟ

ประเภท

ทั้งสารหน่วงไฟชนิดแบบทำปฏิกิริยา (reactive) และชนิดเติมแต่ง (additive) สามารถแบ่งย่อยได้ออกเป็น 4 ประเภทหลัก:

แร่ธาตุ เช่น อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH), แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (MDH), ฮันไทต์ และ ไฮโดรมาจนีไซต์, รวมถึง ไฮเดรตต่างๆ, ฟอสฟอรัสแดง, และสารประกอบโบรอน โดยส่วนใหญ่เป็น บอเรต

สารประกอบออร์กาโนฮาโลเจน ได้แก่ ออร์กาโนคลอรีน เช่น อนุพันธ์ของ กรดคลอเรนดิก และ พาราฟินคลอรีน; สารหน่วงไฟชนิดบรอม เช่น ดีคาบรอมไดฟีนิลอีเทอร์ (decaBDE), ดีคาบรอมไดฟีนิลอีเทน (ทดแทน decaBDE), สารโพลีเมอร์ที่มีส่วนประกอบของบรอม เช่น โพลีสไตรีนบรอม, คาร์บอเนตโอลิโกเมอร์บรอม (BCOs), บรอมที่ใช้ในโพลีเมอร์อีพ็อกซี (BEOs), เตตระโบรโมฟทาลิกแอนไฮไดรด์, เตตระโบรโมบิสฟีนอล เอ (TBBPA) และ เฮกซาบรอโมไซโคลโดเดเคน (HBCD) โดยสารหน่วงไฟที่มีฮาโลเจนส่วนใหญ่จะถูกใช้ร่วมกับตัวเสริมประสิทธิภาพ เช่น แอนไทโมนีไตรออกไซด์ นอกจากนี้ยังใช้ แอนไทโมนีเพนทอกไซด์ และ โซเดียมแอนไทโมเนต ด้วย

สารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัส เช่น ออร์กาโนฟอสเฟต เช่น ไตรฟีนิลฟอสเฟต (TPP), เรซอร์ซินอลบิส(ไดฟีนิลฟอสเฟต) (RDP), บิสฟีนอล-เอ บิส(ไดฟีนิลฟอสเฟต) (BADP) และ ไตรเครซิลฟอสเฟต (TCP); ฟอสโฟเนต เช่น ไดเมทิลเมทิลฟอสโฟเนต (DMMP); และ ฟอสฟิเนต เช่น อะลูมิเนียมไดเอทิลฟอสฟิเนต. สารหน่วงไฟบางชนิดในกลุ่มนี้มีทั้งฟอสฟอรัสและฮาโลเจน เช่น ไตรส์(2,3-ไดโบรโมโพรพิล)ฟอสเฟต (บรอมิเนตไตรส์) และสารออร์กาโนฟอสเฟตคลอรีน เช่น ไตรส์(1,3-ไดคลอโร-2-โพรพิล)ฟอสเฟต (คลอริเนตไตรส์ หรือ TDCPP) และเตตระคิส(2-โคลอโรเอทิล)ไดคลอโรไอโซเพนทิลไดฟอสเฟต (V6).

สารประกอบอินทรีย์ เช่น กรดคาร์บอกซิลิก และ กรดซักซินิก

 กลไกการหน่วงไฟ 
กลไกพื้นฐานของสารหน่วงไฟจะแตกต่างกันไปตามชนิดของสารและวัสดุที่ใช้ สารหน่วงไฟแบบเติมแต่งและแบบทำปฏิกิริยาสามารถทำงานได้ทั้งในเฟสก๊าซ (vapor phase) และเฟสของแข็ง (condensed phase) 

 การสลายตัวแบบดูดความร้อน (Endothermic degradation) 

สารบางชนิดสามารถสลายตัวแบบปฏิกิริยาดูดความร้อน (endothermic reaction) เมื่อได้รับความร้อนสูง เช่น แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ และ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ รวมถึงคาร์บอเนตและไฮเดรตต่าง ๆ อย่างส่วนผสมของ ฮันไทต์ และ ไฮโดรแมกนีไซต์ การสลายตัวนี้ช่วยดูดซับความร้อนจากวัสดุ ทำให้ลดอุณหภูมิของวัสดุลง อย่างไรก็ตาม การใช้สารประเภทไฮดรอกไซด์และไฮเดรตมีข้อจำกัดเนื่องจากอุณหภูมิการสลายตัวต่ำ ซึ่งจำกัดอุณหภูมิสูงสุดในกระบวนการขึ้นรูปพอลิเมอร์ (มักใช้ในพอลิเมอร์โพลีโอเลฟินสำหรับสายไฟและสายเคเบิล) 

 การสร้างเกราะความร้อน (Thermal shielding) 

วิธีหนึ่งในการป้องกันการลุกลามของไฟบนพื้นผิววัสดุคือการสร้างเกราะฉนวนความร้อนระหว่างส่วนที่ถูกเผาไหม้และส่วนที่ยังไม่ถูกเผาไหม้ มักใช้สารเติมแต่งชนิดอินทูเมสเซนต์ (intumescent additives) ซึ่งช่วยเปลี่ยนพื้นผิวพอลิเมอร์ให้เป็นชั้นถ่าน (char) เพื่อแยกเปลวไฟออกจากวัสดุและชะลอการถ่ายเทความร้อน สารหน่วงไฟชนิดฟอสเฟตอนินทรีย์และอินทรีย์ที่ไม่มีฮาโลเจนมักใช้กลไกนี้ โดยสร้างชั้นโพลิเมอร์ที่เกิดจากกรดฟอสฟอริกที่ถูกเผาไหม้

 การเจือจางในเฟสก๊าซ (Dilution of gas phase) 

ก๊าซเฉื่อย เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำที่เกิดจากการสลายตัวด้วยความร้อนของวัสดุ จะทำหน้าที่เจือจางก๊าซที่สามารถติดไฟได้ ลดความดันบางส่วนของออกซิเจน และชะลออัตราการเกิดปฏิกิริยา

 การยับยั้งอนุมูลอิสระในเฟสก๊าซ (Gas phase radical quenching) 

สารหน่วงไฟที่มีคลอรีนและโบรมีนจะสลายตัวทางความร้อนและปล่อย ไฮโดรเจนคลอไรด์ และ ไฮโดรเจนโบรไมด์ หรือเมื่อใช้ร่วมกับสารเสริมฤทธิ์ เช่น แอนไทโมนไตรออกไซด์ จะได้ แอนไทโมนฮาไลด์ สารเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับอนุมูล H· และ OH· ที่มีความว่องไวในเปลวไฟ ทำให้เกิดโมเลกุลที่ไม่ว่องไวและอนุมูล Cl· หรือ Br· ซึ่งมีความว่องไวน้อยกว่า H· หรือ OH· มาก จึงช่วยลดโอกาสในการเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้

 วัสดุ 

 ผ้าฝ้ายหน่วงไฟ 

alt=ถุงมือเตาอบสีแดง.|thumb|ผ้าฝ้ายหน่วงไฟมักใช้ในถุงมือเตาอบและอุปกรณ์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับความร้อน
ผ้าฝ้ายหน่วงไฟ หมายถึง ผ้าฝ้ายที่ผ่านการบำบัดเพื่อป้องกันหรือชะลอการติดไฟ โดยกระบวนการนี้จะใช้สารเคมีต่าง ๆ ระหว่างขั้นตอนการผลิต ซึ่งสารเคมีเหล่านี้อาจเป็นโพลิเมอร์, อนุพันธ์ที่ไม่ใช่โพลิเมอร์, หรือส่วนผสมของทั้งสองชนิด ที่มีองค์ประกอบอย่าง ไนโตรเจน, โซเดียม, ฟอสฟอรัส, ซิลิคอน, โบรอน, หรือ คลอรีน

 การผลิต 

ในขณะที่ผ้าที่ไม่ใช่อินทรีย์มักได้รับคุณสมบัติหน่วงไฟโดยการผสมสารหน่วงไฟเข้ากับเมทริกซ์ของวัสดุ การปรับเปลี่ยนเฉพาะพื้นผิวเป็นวิธีที่สะดวกกว่าสำหรับผ้าที่มีองค์ประกอบอินทรีย์ เช่น ผ้าฝ้าย

 การใช้งาน 

ผ้าฝ้ายถูกใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกเนื่องจากคุณสมบัติที่โดดเด่น เช่น การเป็นฉนวนความร้อน ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ การดูดซับความชื้นที่ดี และการระบายอากาศที่ยอดเยี่ยม คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ผ้าฝ้ายเหมาะสำหรับการใช้งานในเสื้อผ้าป้องกัน และในด้านสุขภาพมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ผ้าฝ้ายธรรมชาติมีข้อเสียสำคัญคือไวไฟสูงและติดไฟได้ง่าย ซึ่งถือเป็นความเสี่ยงที่อาจก่อให้เกิดอันตราย และจำกัดการใช้งานของผ้าฝ้าย ดังนั้น การปรับปรุงผ้าฝ้ายให้เป็นวัสดุทนไฟจึงเป็นสิ่งสำคัญ

เจ้าหน้าที่ดับเพลิงหรือผู้ที่ต้องเผชิญกับเปลวไฟเป็นประจำมักจะใช้ผ้าฝ้ายทนไฟเพื่อทั้งการปกป้องและความสบาย โดยทั่วไป ชุดชั้นในที่อยู่ใต้ชุดทนไฟที่หนักกว่ามักทำจากผ้าฝ้ายทนไฟหรือผ้าอินทรีย์ที่ระบายอากาศได้ชนิดอื่นที่ผ่านการเคลือบสารให้ทนต่อการติดไฟ

พอลิเมอร์ที่ประกอบด้วยไนโตรเจน, โซเดียม, และฟอสฟอรัส สามารถใช้เป็นวัสดุสำหรับสิ่งทอทนไฟ เช่น ผ้าฝ้ายหรือเรยอน พอลิเมอร์อินทรีย์สามารถทำหน้าที่เป็นสารหน่วงไฟได้เนื่องจากมีองค์ประกอบดังกล่าว ซึ่งสามารถมีอยู่ในพอลิเมอร์ตั้งแต่ต้นหรือเพิ่มเติมผ่านการปรับปรุงทางเคมี ปัจจุบัน มีการพัฒนาวัสดุและสารเคลือบหน่วงไฟที่มีฟอสฟอรัสและใช้วัตถุดิบชีวภาพ

 ข้อพิจารณาด้านความยั่งยืน 

นอกจากความสามารถในการป้องกันไฟแล้ว การพัฒนาผ้าฝ้ายหน่วงไฟยังมีข้อพิจารณาเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม การใช้สารเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม หรือวัตถุดิบชีวภาพ มีความสำคัญมากขึ้นในปัจจุบัน เพื่อให้แน่ใจว่าวัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มความปลอดภัย แต่ยังลดผลกระทบเชิงลบต่อโลกด้วย วัสดุหน่วงไฟที่มีฐานจากฟอสฟอรัส ซึ่งได้มาจากทรัพยากรชีวภาพและสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ กำลังได้รับความสนใจอย่างมาก เนื่องจากเป็นอีกทางเลือกที่มีความยั่งยืนและเหมาะสมสำหรับการใช้งานในอนาคต

โดยรวมแล้ว การพัฒนาผ้าฝ้ายหน่วงไฟถือเป็นนวัตกรรมที่มีศักยภาพในการขยายการใช้งานของผ้าฝ้าย ทั้งในด้านอุตสาหกรรมป้องกันภัยและสิ่งแวดล้อม โดยต้องคำนึงถึงทั้งคุณสมบัติด้านความปลอดภัยและความยั่งยืนในระยะยาว

 การใช้งานและประสิทธิภาพ 

 มาตรฐานความปลอดภัยจากไฟ 

สารหน่วงไฟมักถูกเติมลงในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมและสินค้าอุปโภคบริโภคเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานความไวไฟ เช่น เฟอร์นิเจอร์ สิ่งทอ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และวัสดุก่อสร้าง เช่น ฉนวนกันความร้อน

 รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา 

ในปี 1975 รัฐแคลิฟอร์เนียเริ่มบังคับใช้มาตรฐาน Technical Bulletin 117 (TB 117) ซึ่งกำหนดให้วัสดุ เช่น โฟมโพลียูรีเทนที่ใช้ในเฟอร์นิเจอร์ต้องทนต่อเปลวไฟขนาดเล็กเทียบเท่ากับเปลวเทียนอย่างน้อย 12 วินาที

ในโฟมโพลียูรีเทน ผู้ผลิตเฟอร์นิเจอร์มักใช้สารหน่วงไฟแบบเติมชนิดฮาโลเจนอินทรีย์เพื่อตอบสนองมาตรฐาน TB 117 แม้จะไม่มีรัฐอื่นในสหรัฐที่มีกฎระเบียบเช่นเดียวกัน แต่เนื่องจากแคลิฟอร์เนียเป็นตลาดขนาดใหญ่ ผู้ผลิตหลายรายจึงผลิตสินค้าให้ตรงตาม TB 117 เพื่อจำหน่ายทั่วประเทศสหรัฐอเมริกา การแพร่กระจายของสารหน่วงไฟ โดยเฉพาะชนิดฮาโลเจนอินทรีย์ในเฟอร์นิเจอร์ทั่วสหรัฐฯ มีความเชื่อมโยงอย่างชัดเจนกับ TB 117

จากความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบด้านสุขภาพจากสารหน่วงไฟในเฟอร์นิเจอร์ ในเดือนกุมภาพันธ์ 2013 รัฐแคลิฟอร์เนียได้เสนอให้ปรับเปลี่ยน TB 117 โดยกำหนดให้ผ้าที่ใช้คลุมเฟอร์นิเจอร์ต้องผ่านการทดสอบการทนไฟแบบไหม้ช้า และยกเลิกข้อกำหนดเกี่ยวกับความไวไฟของโฟม ผู้ว่าการรัฐ เจอร์รี บราวน์ ลงนามใน TB 117-2013 ฉบับแก้ไขในเดือนพฤศจิกายน และเริ่มมีผลบังคับใช้ในปี 2014 กฎระเบียบฉบับแก้ไขไม่ได้กำหนดให้ลดการใช้สารหน่วงไฟ

 สหภาพยุโรป 

ในยุโรป มาตรฐานสารหน่วงไฟสำหรับเฟอร์นิเจอร์มีความแตกต่างกัน โดยเฉพาะในสหราชอาณาจักรและไอร์แลนด์ที่มีกฎระเบียบที่เข้มงวดที่สุด โดยทั่วไป การทดสอบมาตรฐานสารหน่วงไฟสำหรับเฟอร์นิเจอร์และเครื่องนอนทั่วโลก พบว่ามาตรฐาน TB 117-2013 ของแคลิฟอร์เนียง่ายที่สุดที่จะผ่าน ตามด้วยมาตรฐาน TB 117-1975 จากนั้นคือมาตรฐานของอังกฤษ BS 5852 และ TB 133 การทดสอบที่เข้มงวดที่สุดในโลกอาจเป็นการทดสอบของ US Federal Aviation Authority สำหรับที่นั่งเครื่องบิน ซึ่งใช้เครื่องพ่นไฟด้วยน้ำมันก๊าดในการทดสอบ

จากการศึกษาวิจัยของ Greenstreet Berman ในปี 2009 ซึ่งดำเนินการโดยรัฐบาลสหราชอาณาจักร พบว่า ระหว่างปี 2002 ถึง 2007 กฎระเบียบความปลอดภัยเฟอร์นิเจอร์ของสหราชอาณาจักรช่วยลดการเสียชีวิตได้ 54 รายต่อปี ลดการบาดเจ็บที่ไม่ถึงแก่ชีวิตได้ 780 รายต่อปี และลดจำนวนไฟไหม้ได้ 1,065 ครั้งต่อปี หลังจากการบังคับใช้กฎระเบียบในปี 1988 The study was carried out for the UK Department of Business and Innovation skills (BIS).

 ประสิทธิภาพของสารหน่วงไฟ 

 ในเฟอร์นิเจอร์และสิ่งทอ 

การศึกษาวิจัยจำนวนมากได้วัดประสิทธิภาพของสารหน่วงไฟในเฟอร์นิเจอร์และสิ่งทอ การวิจัยของ U.S. Consumer Product Safety Commission (CPSC) พบว่าสารหน่วงไฟ เช่น โพลีฟอสเฟต และสารหน่วงไฟชนิดฮาโลเจนในโฟมโพลียูรีเทน สามารถลดการติดไฟที่เกิดจากเปลวไฟขนาดเล็กได้อย่างมีนัยสำคัญ

 ในเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 

สารหน่วงไฟถูกใช้ในวัสดุที่เป็นฉนวนไฟฟ้าสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาดเล็ก เพื่อป้องกันการติดไฟหรือชะลอการแพร่กระจายของไฟ การศึกษาวิจัยพบว่าอุปกรณ์ที่มีสารหน่วงไฟสามารถช่วยลดอุบัติเหตุไฟไหม้ที่เกิดจากความร้อนสูงเกินไปได้อย่างมาก

 การลดความเสี่ยงไฟไหม้ในระดับประเทศ 

สารหน่วงไฟมีส่วนสำคัญในการลดอัตราไฟไหม้ในประเทศที่มีการใช้กฎระเบียบเกี่ยวกับสารหน่วงไฟอย่างเข้มงวด ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐฯ อัตราการเสียชีวิตจากไฟไหม้ในครัวเรือนลดลงถึง 30% ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ซึ่งสัมพันธ์กับการใช้งานสารหน่วงไฟในเฟอร์นิเจอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

 การทดสอบและข้อกำหนดทางเทคนิค 

มาตรฐานการทดสอบ เช่น UL 94 และ IEC 60695 กำหนดเกณฑ์ในการวัดประสิทธิภาพของสารหน่วงไฟในวัสดุต่าง ๆ โดยเฉพาะในผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ การทดสอบเหล่านี้ช่วยให้ผู้ผลิตมั่นใจได้ว่าวัสดุสามารถทนต่อการติดไฟและลดความเสี่ยงจากการเกิดไฟลุกไหม้ได้ในสถานการณ์ที่อาจเกิดขึ้นจริง

 ข้อกังวลเกี่ยวกับสุขภาพและสิ่งแวดล้อม 

 ผลกระทบต่อสุขภาพ 

แม้ว่าสารหน่วงไฟจะมีบทบาทสำคัญในการลดความเสี่ยงจากการเกิดไฟไหม้ แต่สารบางชนิด เช่น PBDEs (Polybrominated Diphenyl Ethers) และ ฮาโลเจน ได้รับการระบุว่ามีผลกระทบต่อสุขภาพมนุษย์ การศึกษาวิจัยพบว่าสารหน่วงไฟบางประเภทสามารถสะสมในร่างกายและส่งผลกระทบต่อระบบฮอร์โมน การพัฒนาสมองของทารกในครรภ์ และเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดโรคมะเร็ง

นอกจากนี้ การเผาไหม้ของสารหน่วงไฟบางชนิด เช่น สารหน่วงไฟชนิดฮาโลเจน สามารถสร้างสารพิษ เช่น ไดออกซิน และ ฟิวแรน ซึ่งมีความเป็นพิษสูงและส่งผลกระทบต่อสุขภาพมนุษย์และสิ่งแวดล้อม

 ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม 

สารหน่วงไฟบางชนิดสามารถเข้าสู่สิ่งแวดล้อมผ่านการใช้งาน การทิ้งขยะ และการรีไซเคิล การปนเปื้อนของสารหน่วงไฟในดิน น้ำ และอากาศ ถูกพบในหลายพื้นที่ทั่วโลก โดยเฉพาะในแหล่งทิ้งขยะและโรงงานผลิตเฟอร์นิเจอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

สารประเภท PBDEs ถูกระบุว่าเป็นสารมลพิษที่คงตัวในสิ่งแวดล้อม (Persistent Organic Pollutants - POPs) และสามารถสะสมในห่วงโซ่อาหาร ส่งผลกระทบต่อสัตว์ป่าและระบบนิเวศ

 การใช้งานและประสิทธิภาพ 

 มาตรฐานความปลอดภัยจากไฟ 

สารหน่วงไฟมักถูกเติมลงในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมและสินค้าอุปโภคบริโภค เช่น เฟอร์นิเจอร์ สิ่งทอ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และวัสดุก่อสร้าง เช่น ฉนวน เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานการติดไฟ

 รัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา 
ในปี 1975 แคลิฟอร์เนีย ได้เริ่มบังคับใช้ Technical Bulletin 117 (TB 117) ซึ่งกำหนดให้วัสดุ เช่น โฟมโพลียูรีเทนที่ใช้บรรจุเฟอร์นิเจอร์ ต้องสามารถทนต่อเปลวไฟขนาดเล็ก เทียบเท่ากับเปลวเทียน เป็นเวลาอย่างน้อย 12 วินาที ในกรณีของโฟมโพลียูรีเทน ผู้ผลิตเฟอร์นิเจอร์มักปฏิบัติตาม TB 117 โดยใช้สารหน่วงไฟประเภทสารฮาโลเจนอินทรีย์แบบเติมเข้าไป แม้ว่ารัฐอื่น ๆ ในสหรัฐอเมริกาจะไม่มีมาตรฐานที่คล้ายกัน แต่เนื่องจากตลาดของแคลิฟอร์เนียมีขนาดใหญ่ ผู้ผลิตจำนวนมากจึงผลิตสินค้าที่สอดคล้องกับ TB 117 เพื่อจัดจำหน่ายทั่วทั้งประเทศ มาตรฐานนี้ส่งผลให้สารหน่วงไฟ โดยเฉพาะสารหน่วงไฟฮาโลเจนอินทรีย์ ถูกใช้ในเฟอร์นิเจอร์อย่างแพร่หลายในสหรัฐฯ ซึ่งเชื่อมโยงกับข้อกำหนดของ TB 117

จากความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพจากสารหน่วงไฟในเฟอร์นิเจอร์ที่หุ้มเบาะ ในเดือนกุมภาพันธ์ 2013 รัฐแคลิฟอร์เนียได้เสนอให้ปรับเปลี่ยน TB 117 โดยกำหนดให้ผ้าหุ้มเบาะเฟอร์นิเจอร์ต้องผ่านการทดสอบการคุกรุ่น (smolder test) และยกเลิกข้อกำหนดเกี่ยวกับความสามารถในการติดไฟของโฟม ผู้ว่าการ เจอร์รี บราวน์ ได้ลงนามใน TB 117-2013 ฉบับปรับปรุงในเดือนพฤศจิกายน และกฎหมายมีผลบังคับใช้ในปี 2014 อย่างไรก็ตาม ข้อบังคับที่ปรับปรุงใหม่นี้ไม่ได้บังคับให้ลดการใช้สารหน่วงไฟลงแต่อย่างใด

 สหภาพยุโรป 
ในยุโรป มาตรฐานสารหน่วงไฟสำหรับเฟอร์นิเจอร์มีความหลากหลาย โดยมีความเข้มงวดที่สุดในสหราชอาณาจักรและไอร์แลนด์ โดยทั่วไปแล้ว การจัดอันดับการทดสอบสารหน่วงไฟสำหรับเฟอร์นิเจอร์และสิ่งทอทั่วโลกแสดงให้เห็นว่า การทดสอบ Cal TB117 - 2013 ของแคลิฟอร์เนียผ่านได้ง่ายที่สุด ในขณะที่การทดสอบ Cal TB117 - 1975 มีความยากมากขึ้น ตามมาด้วยการทดสอบ BS 5852 ของอังกฤษ และการทดสอบ Cal TB133 ซึ่งยากที่สุด

หนึ่งในการทดสอบความสามารถในการทนไฟที่เข้มงวดที่สุดในโลกอาจเป็นการทดสอบของ Federal Aviation Authority ของสหรัฐอเมริกาสำหรับเบาะที่นั่งในเครื่องบิน ซึ่งใช้หัวเผาน้ำมันก๊าดที่เปลวไฟจะถูกพ่นไปยังตัวอย่างที่ทดสอบ

การศึกษาวิจัยของ Greenstreet Berman ในปี 2009 ซึ่งดำเนินการโดยรัฐบาลสหราชอาณาจักร ระบุว่าในช่วงปี 2002 ถึง 2007 กฎระเบียบด้านความปลอดภัยเฟอร์นิเจอร์และสิ่งทอทนไฟของสหราชอาณาจักรช่วยลดจำนวนผู้เสียชีวิตลงได้เฉลี่ยปีละ 54 ราย ลดจำนวนผู้บาดเจ็บที่ไม่ถึงขั้นเสียชีวิตได้ปีละ 780 ราย และลดจำนวนเหตุเพลิงไหม้ได้ปีละ 1,065 ครั้ง หลังจากที่กฎระเบียบด้านความปลอดภัยเฟอร์นิเจอร์ของสหราชอาณาจักรมีผลบังคับใช้ในปี 1988
 ประสิทธิภาพ 
ประสิทธิภาพของสารหน่วงไฟในการลดความสามารถในการติดไฟของผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคในกรณีเกิดไฟไหม้ในบ้านยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ผู้สนับสนุนอุตสาหกรรมสารหน่วงไฟ เช่น North American Flame Retardant Alliance ของ American Chemistry Council อ้างถึงการศึกษาวิจัยจาก National Bureau of Standards ที่แสดงให้เห็นว่า ห้องที่เต็มไปด้วยผลิตภัณฑ์ที่ใช้สารหน่วงไฟ (เช่น เก้าอี้ที่บุด้วยโฟมโพลียูรีเทนและสิ่งของอื่น ๆ เช่น ตู้และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) ให้เวลาหนีออกจากห้องมากกว่าห้องที่ไม่มีสารหน่วงไฟถึง 15 เท่า อย่างไรก็ตาม นักวิจารณ์ รวมถึงผู้เขียนนำของการศึกษาวิจัยแย้งว่า ระดับของสารหน่วงไฟที่ใช้ในปี 1988 แม้จะพบในเชิงพาณิชย์ แต่ก็สูงกว่าระดับที่กำหนดโดย TB 117 และระดับที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสหรัฐอเมริกาในเฟอร์นิเจอร์บุโฟม

การศึกษาวิจัยอีกฉบับหนึ่งสรุปว่าสารหน่วงไฟเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการลดความเสี่ยงจากไฟโดยไม่ก่อให้เกิดการปล่อยสารพิษ

ในช่วงทศวรรษ 1980 มีการศึกษาวิจัยหลายชิ้นที่ทดสอบการติดไฟในชิ้นส่วนเฟอร์นิเจอร์ทั้งชิ้นที่ใช้วัสดุหุ้มและวัสดุเติมที่แตกต่างกัน รวมถึงสูตรสารหน่วงไฟที่แตกต่างกัน การศึกษาวิจัยดังกล่าวมุ่งเน้นไปที่อัตราการปล่อยความร้อนสูงสุดและระยะเวลาที่ใช้จนถึงอัตราการปล่อยความร้อนสูงสุด ซึ่งเป็นตัวชี้วัดสำคัญของอันตรายจากไฟ ผลการศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่าวัสดุหุ้มมีผลกระทบอย่างมากต่อความง่ายในการติดไฟ โดยวัสดุเติมที่เป็นผ้าฝ้ายติดไฟได้ยากกว่าโฟมโพลียูรีเทน และวัสดุซับในสามารถลดความง่ายในการติดไฟได้อย่างมีนัยสำคัญ

แม้ว่าสูตรสารหน่วงไฟบางประเภทจะช่วยลดความง่ายในการติดไฟ แต่สูตรพื้นฐานที่สุดที่ตรงตามมาตรฐาน TB 117 มีผลกระทบเพียงเล็กน้อย ในการศึกษาวิจัยชิ้นหนึ่งพบว่าโฟมที่ผ่านการทดสอบ TB 117 มีเวลาในการติดไฟเทียบเท่ากับโฟมชนิดเดียวกันที่ไม่มีสารหน่วงไฟ นอกจากนี้ รายงานจาก Proceedings of the Polyurethane Foam Association ยังแสดงให้เห็นว่าไม่มีประโยชน์ในด้านการทดสอบเปลวไฟเปิดและการทดสอบบุหรี่ในเบาะโฟมที่ใช้สารหน่วงไฟตาม TB 117

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มสนับสนุนการทดสอบเปลวไฟเปิดนี้

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุฝ้าย สารหน่วงไฟทำให้เกิดความเป็นพิษจากไฟเพิ่มขึ้นอย่างมาก แม้ว่าจะมีผลอย่างมากต่อการทดสอบการติดไฟในระดับเล็ก แต่กลับมีผลเพียงเล็กน้อยในการทดสอบไฟในระดับใหญ่ เฟอร์นิเจอร์ที่ทำจากวัสดุที่มีคุณสมบัติทนไฟตามธรรมชาติมีความปลอดภัยมากกว่าการใช้โฟมที่เติมสารหน่วงไฟ

การศึกษาวิจัยนี้ยังชี้ให้เห็นว่าการเพิ่มสารหน่วงไฟในเฟอร์นิเจอร์ไม่ได้ช่วยลดการแพร่กระจายของไฟในระดับที่มีนัยสำคัญ ในทางกลับกัน การใช้วัสดุที่เป็นธรรมชาติและทนไฟโดยธรรมชาติ เช่น ผ้าฝ้ายหรือวัสดุทางเลือกอื่น ๆ ที่ไม่มีโฟมโพลียูรีเทน อาจช่วยลดความเสี่ยงของการเกิดไฟไหม้ได้มากกว่า โดยไม่มีการเพิ่มระดับความเป็นพิษจากควันไฟที่เกิดขึ้นในระหว่างการเผาไหม้

ในขณะที่มีการสนับสนุนให้ปรับปรุงมาตรฐานความปลอดภัยโดยใช้วิธีการอื่นที่ไม่ต้องอาศัยสารเคมีหน่วงไฟมากขึ้น เช่น การออกแบบเฟอร์นิเจอร์ให้มีการหุ้มวัสดุที่ทนต่อการติดไฟ หรือการเพิ่มชั้นป้องกันเพื่อยืดระยะเวลาในการลุกไหม้ การพัฒนาเหล่านี้อาจช่วยเพิ่มความปลอดภัยได้ในระยะยาวโดยไม่ต้องอาศัยสารหน่วงไฟที่ก่อให้เกิดปัญหาด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อม
 ปัญหาสิ่งแวดล้อมและสุขภาพ 
พฤติกรรมของสารหน่วงไฟในสิ่งแวดล้อมได้รับการศึกษาวิจัยอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 โดยเฉพาะ สารหน่วงไฟที่มีโบรมีน ซึ่งพบในหลายส่วนของสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิต รวมถึงมนุษย์ และสารบางชนิดยังมีคุณสมบัติที่เป็น สารพิษ ทำให้มีการเรียกร้องให้ใช้ทางเลือกอื่นแทนสารเหล่านี้จากหน่วยงานรัฐ องค์กร NGO และผู้ผลิตอุปกรณ์

โครงการวิจัยร่วมที่ได้รับทุนสนับสนุนจากสหภาพยุโรป ENFIRO (โครงการวิจัย FP7: 226563 ซึ่งสิ้นสุดในปี 2012) ได้เริ่มต้นด้วยสมมติฐานว่ายังไม่มีข้อมูลเพียงพอเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของสารหน่วงไฟทางเลือก จึงได้มีการประเมินผลอย่างครอบคลุม โดยเปรียบเทียบคุณสมบัติทางวัสดุและการต้านไฟ รวมถึงพยายามประเมิน วัฏจักรชีวิต ของผลิตภัณฑ์ต้นแบบที่ใช้สารหน่วงไฟแบบไม่มีฮาโลเจนเทียบกับสารหน่วงไฟที่มีโบรมีน

จากการศึกษาวิจัยสารหน่วงไฟที่ไม่มีฮาโลเจนจำนวนมาก พบว่าสารหลายชนิดมีโปรไฟล์ด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพที่ดี เช่น แอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต (APP), อะลูมิเนียมไดเอทิลฟอสฟิเนต (Alpi), อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH), แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (MDH), เมลามีนโพลีฟอสเฟต (MPP), ไดไฮโดรออกซาฟอสฟาเฟนันทรีน (DOPO), ซิงก์สแตนนาเตท (ZS) และซิงก์ไฮดรอกซิสแตนนาเตท (ZHS) โดยพบว่าสารเหล่านี้มีแนวโน้มในการสะสมในเนื้อเยื่อไขมันต่ำกว่าสารหน่วงไฟที่มีโบรมีน

การทดสอบคุณสมบัติการต้านไฟของวัสดุที่ใช้สารหน่วงไฟประเภทต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่าสารหน่วงไฟแบบไม่มีฮาโลเจนผลิตควันและสารพิษจากไฟน้อยกว่า ยกเว้นสารฟอสเฟตประเภทอริล เช่น RDP และ BDP ในพลาสติกสไตรีน

การทดลองการ ชะล้าง (leaching) แสดงให้เห็นว่าลักษณะของพอลิเมอร์เป็นปัจจัยสำคัญ โดยพอลิเมอร์ที่มีลักษณะเป็นรูพรุนหรือ “ไฮโดรฟิลิก” มากจะปล่อยสารหน่วงไฟได้มากกว่า อย่างไรก็ตาม การศึกษาวิจัยชิ้นงานพลาสติกที่ขึ้นรูปจริงพบว่ามีการชะล้างสารหน่วงไฟน้อยกว่าพอลิเมอร์แบบเม็ดที่ผ่านการอัดขึ้นรูป

นอกจากนี้ การประเมินผลกระทบยืนยันว่า การจัดการ ขยะ และการรีไซเคิลผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีสารหน่วงไฟแบบโบรมีนที่ไม่เหมาะสม อาจผลิต ไดออกซิน ซึ่งจะไม่เกิดขึ้นกับสารหน่วงไฟทางเลือกที่ไม่มีฮาโลเจน

ในสหรัฐฯ สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (US EPA) ได้ดำเนินโครงการต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการประเมินผลกระทบของสารหน่วงไฟทางเลือก เช่น โครงการ “การออกแบบเพื่อสิ่งแวดล้อม” ซึ่งเกี่ยวข้องกับสารหน่วงไฟสำหรับแผงวงจรไฟฟ้าและสารหน่วงไฟที่เป็นทางเลือกสำหรับ เดคาโบรโมไดฟีนิลอีเทอร์ และ เฮกซาโบรโมไซโคลโดเดเคน (HBCD)

ในปี 2009 สำนักงานสมุทรศาสตร์และบรรยากาศแห่งชาติสหรัฐ (NOAA) ได้เผยแพร่รายงานเกี่ยวกับ โพลีโบรมีเนตไดฟีนิลอีเทอร์ (PBDEs) โดยพบว่า PBDEs กระจายอยู่ในเขตชายฝั่งของสหรัฐฯ ซึ่งแตกต่างจากรายงานก่อนหน้านี้ โดยเขตปากแม่น้ำฮัดสันราริทันในนิวยอร์กมีความเข้มข้นของ PBDEs สูงสุดทั้งในตะกอนและหอยสองฝา ทั้งนี้ พื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูงยังรวมถึงอ่าวแอนาไฮม์ในแคลิฟอร์เนีย และบางพื้นที่ในเกรตเลกส์ เช่น ทะเลสาบมิชิแกนใกล้ชิคาโกและแกรีในรัฐอินเดียน่าก็พบว่ามีปริมาณ PBDE สูงเช่นกัน

 ข้อกังวลด้านสุขภาพ 

สารหน่วงไฟยุคแรก ๆ อย่าง โพลีคลอริเนตไบฟีนิล (PCBs) ถูกสั่งห้ามใช้ในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1977 หลังพบว่าสารเหล่านี้เป็นพิษต่อสุขภาพ ทำให้อุตสาหกรรมเปลี่ยนไปใช้ สารหน่วงไฟที่มีโบรมีน ซึ่งในปัจจุบันกำลังได้รับการตรวจสอบอย่างใกล้ชิด ในปี 2004 และ 2008 สหภาพยุโรปได้สั่งห้ามใช้ โพลีโบรมีนไดฟีนิลอีเทอร์ (PBDEs) หลายชนิด

การเจรจาระหว่าง EPA กับผู้ผลิต DecaBDE ในสหรัฐฯ เช่น Albemarle Corporation และ Chemtura Corporation รวมถึงผู้นำเข้าอย่าง ICL Industrial Products, Inc. ได้นำไปสู่การให้คำมั่นยุติการใช้ DecaBDE ในสหรัฐฯ ภายในวันที่ 31 ธันวาคม ค.ศ. 2013U.S. Environmental Protection Agency. 2010. DecaBDE Phase-out Initiative. Available: EPA.gov  นอกจากนี้รัฐแคลิฟอร์เนียยังได้ระบุว่าสารหน่วงไฟประเภทคลอรีนไตรส์ (TDCPP) เป็นสารที่ก่อมะเร็ง

 ผลกระทบต่อสุขภาพ 

1. การพัฒนาภูมิแพ้และโรคระบบทางเดินหายใจ
งานวิจัยในปี 2014 ที่นำโดย Araki A. และคณะในญี่ปุ่น พบว่าสารฟอสฟอรัสหน่วงไฟ (PFRs) ในฝุ่นภายในบ้านมีความสัมพันธ์กับการเกิดโรคผิวหนังอักเสบภูมิแพ้ โรคจมูกอักเสบจากภูมิแพ้ และโรคหืด

2. ผลกระทบต่อฮอร์โมนไทรอยด์
การศึกษาวิจัยในปี 2010 พบว่าการสัมผัส PBDEs มีความสัมพันธ์กับการลดลงของ TSH ระหว่างตั้งครรภ์ ซึ่งอาจมีผลต่อสุขภาพมารดาและการพัฒนาของทารกhttps://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2957927/https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3002203/

3. การพัฒนาการทางสมองและการเคลื่อนไหวของเด็ก
งานวิจัยในนิวยอร์กและเนเธอร์แลนด์รายงานว่าการสัมผัส PBDEs ขณะตั้งครรภ์มีความสัมพันธ์กับพัฒนาการด้านสมอง การเคลื่อนไหว และพฤติกรรมของเด็กในวัยเรียนhttps://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20056561/

4. ระดับสารหน่วงไฟในเด็ก
การศึกษาวิจัยในรัฐแคลิฟอร์เนียในปี 2010 พบว่าเด็กอายุ 2-5 ปี มีระดับ PBDEs ในเลือดสูงกว่าเด็กยุโรปถึง 1,000 เท่า และยังพบว่าการบริโภคเนื้อสัตว์บางประเภทมีผลต่อระดับสารนี้

 คำแถลงซานอันโตนิโอ (2010) 

คำแถลงนี้ซึ่งลงนามโดยนักวิทยาศาสตร์ 145 คนจาก 22 ประเทศ ระบุว่าสารหน่วงไฟประเภทโบรมีนและคลอรีนสามารถก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพร้ายแรง และต้องพิสูจน์ว่าสารทดแทนมีความปลอดภัยก่อนนำไปใช้
 กลไกความเป็นพิษ 

 การสัมผัสโดยตรง 

สารหน่วงการติดไฟที่มีฮาโลเจนในโครงสร้างวงแหวนอะโรมาติกหลายชนิด รวมถึงสารหน่วงการติดไฟที่มีโบรมีนส่วนใหญ่ มีแนวโน้มที่จะเป็นตัวรบกวนฮอร์โมนไทรอยด์ ฮอร์โมนไทรอยด์ triiodothyronine (T3) และ thyroxine (T4) ซึ่งมีอะตอมไอโอดีนซึ่งเป็นฮาโลเจนชนิดหนึ่ง มีโครงสร้างคล้ายกับสารหน่วงการติดไฟที่มีฮาโลเจนในวงแหวนอะโรมาติก เช่น PCBs, TBBPA และ PBDEs ทำให้สารเหล่านี้สามารถแข่งขันเพื่อแย่งตำแหน่งจับในระบบไทรอยด์ ส่งผลให้การทำงานของ โปรตีนลำเลียงไทรอยด์ (เช่น transthyretin) ผิดปกติได้ ในการศึกษาวิจัย in vitro  และยังรบกวนตัวรับฮอร์โมนไทรอยด์อีกด้วย

การศึกษาวิจัยบนสัตว์ in vivo ในปี 2009 ที่ดำเนินการโดยสำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐฯ (EPA) พบว่ากระบวนการ deiodination, การขนส่งแบบแอคทีฟ, sulfation และ glucuronidation อาจมีบทบาทในการรบกวนสมดุลฮอร์โมนไทรอยด์ หลังการสัมผัส PBDEs ในช่วงเวลาพัฒนาที่สำคัญของตัวอ่อนในครรภ์และหลังคลอด การรบกวนเอนไซม์ deiodinase ตามที่รายงานไว้ในงานวิจัยนี้ยังได้รับการยืนยันในงานศึกษาวิจัย in vitro ติดตามผล ผลกระทบทางลบต่อกลไกการทำงานของไทรอยด์ในตับที่เกิดขึ้นในระหว่างการพัฒนานี้ยังสามารถคงอยู่ไปจนถึงวัยผู้ใหญ่ EPA ระบุว่า PBDEs มีพิษอย่างมากต่อสมองของสัตว์ที่กำลังพัฒนา และการศึกษาวิจัยที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญพบว่า แม้การได้รับสารเพียงครั้งเดียวในช่วงพัฒนาสมองของหนู ก็สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงถาวรในพฤติกรรม เช่น อาการไฮเปอร์แอคทีฟ

จากการศึกษาวิจัยในห้องปฏิบัติการ in vitro พบว่าสารหน่วงการติดไฟหลายชนิด เช่น PBDEs, TBBPA และ BADP มีแนวโน้มที่จะเลียนแบบฮอร์โมนอื่น ๆ เช่น เอสโตรเจน, โปรเจสเตอโรน และ แอนโดรเจน ได้ด้วย โดยสาร Bisphenol A ที่มีโบรมีนน้อยกว่ามักแสดงคุณสมบัติคล้ายเอสโตรเจนที่ชัดเจนกว่า

สารหน่วงการติดไฟที่มีฮาโลเจนบางชนิด รวมถึง PBDEs ที่มีโบรมีนต่ำ สามารถเป็นพิษต่อระบบประสาทโดยตรงได้จากการทดลอง in vitro โดยการ:

 รบกวนสมดุลของแคลเซียมและสัญญาณในเซลล์ประสาท

 เปลี่ยนแปลงการปล่อยและการดูดซึม neurotransmitter ที่ไซแนปส์ ส่งผลให้การสื่อสารของระบบประสาทผิดปกติ

 รบกวนการพัฒนาและการเคลื่อนย้ายของเซลล์ประสาทในช่วงพัฒนา

นอกจากนี้ ไมโทคอนเดรีย ยังมีความเปราะบางเป็นพิเศษต่อพิษของ PBDEs เนื่องจากสารนี้สามารถเพิ่มความเครียดออกซิเดชันและรบกวนกิจกรรมของแคลเซียมในไมโทคอนเดรีย

 ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว 

สารหน่วงการติดไฟหลายชนิดสลายตัวกลายเป็นสารประกอบที่เป็นพิษ และในบางกรณี ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวอาจเป็นตัวการหลักที่ก่อให้เกิดพิษ:

 สารประกอบฮาโลเจนที่มีวงแหวนอะโรมาติก สามารถสลายตัวกลายเป็น ไดออกซินและสารประกอบคล้ายไดออกซิน โดยเฉพาะเมื่อได้รับความร้อน เช่น ในกระบวนการผลิต การเกิดไฟไหม้ การรีไซเคิล หรือการได้รับแสงแดด ไดออกซินคลอรีนจัดอยู่ในกลุ่มสารพิษที่มีความรุนแรงสูงตามรายการของ อนุสัญญาสตอกโฮล์มว่าด้วยสารมลพิษที่ตกค้างยาวนาน

 สารโพลีโบรมีเนตไดฟีนิลอีเทอร์ (PBDEs) ที่มีอะตอมโบรมีนจำนวนมาก เช่น decaBDE มีความเป็นพิษน้อยกว่า PBDEs ที่มีอะตอมโบรมีนน้อย เช่น pentaBDE อย่างไรก็ตาม เมื่อ PBDEs ที่มีโบรมีนสูงสลายตัวผ่านกระบวนการทางชีวภาพหรือกระบวนการที่ไม่เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต จะมีการกำจัดอะตอมโบรมีนออก ส่งผลให้เกิด PBDE ที่มีความเป็นพิษสูงกว่า

PBDEs บางชนิดเมื่อถูกเผาผลาญ จะเกิดสารเมแทบอไลต์ที่มีหมู่ ไฮดรอกซิล ซึ่งมีความเป็นพิษมากกว่าสารตั้งต้น เมแทบอไลต์ที่มีหมู่ไฮดรอกซิล เช่นนี้อาจมีความสามารถในการจับกับ transthyretin หรือส่วนอื่น ๆ ของระบบไทรอยด์ได้ดีกว่าสารตั้งต้น นอกจากนี้ยังเลียนแบบฮอร์โมนเอสโตรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และส่งผลกระทบต่อการทำงานของตัวรับสารสื่อประสาทได้อย่างรุนแรงกว่า

Bisphenol-A diphenyl phosphate (BADP) และ tetrabromobisphenol A (TBBPA) มีแนวโน้มจะสลายตัวกลายเป็น bisphenol A (BPA) ซึ่งเป็นสารที่รบกวนระบบต่อมไร้ท่อและก่อให้เกิดความกังวลในด้านสุขภาพ

 เส้นทางการได้รับสัมผัส 

มนุษย์สามารถได้รับสัมผัสกับสารหน่วงการติดไฟผ่านหลายช่องทาง เช่น อาหาร; ผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคในบ้าน ยานพาหนะ หรือที่ทำงาน; การทำงานในอาชีพเฉพาะ; หรือการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมใกล้บ้านหรือที่ทำงาน ชาวอเมริกาเหนือมีระดับสารหน่วงการติดไฟในร่างกายสูงกว่าผู้ที่อาศัยอยู่ในพื้นที่พัฒนาแล้วอื่น ๆ อย่างมีนัยสำคัญ และทั่วโลก ระดับสารหน่วงการติดไฟในร่างกายมนุษย์มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา

การได้รับสัมผัสกับ PBDEs เป็นที่ศึกษาวิจัยมากที่สุด และเนื่องจากข้อกังวลด้านสุขภาพ PBDEs จึงถูกยกเลิกการใช้งาน โดยมีการใช้สารหน่วงการติดไฟในกลุ่มออร์กาโนฟอสฟอรัส รวมถึงชนิดที่มีฮาโลเจนแทน ในบางการศึกษาวิจัย พบว่าความเข้มข้นของสารหน่วงการติดไฟฟอสฟอรัสในอากาศภายในอาคารสูงกว่าความเข้มข้นของ PBDEs ในอากาศภายในอาคาร

European Food Safety Authority (EFSA) ได้ออกความเห็นทางวิทยาศาสตร์ในปี 2011 เกี่ยวกับการได้รับสัมผัสสาร HBCD และ TBBPA รวมถึงสารอนุพันธ์ในอาหาร และสรุปว่าการได้รับสัมผัสจากอาหารในปัจจุบันในสหภาพยุโรปไม่ได้สร้างความกังวลต่อสุขภาพ

 ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว 

สารหน่วงไฟหลายชนิดจะสลายตัวเป็นสารประกอบที่มีความเป็นพิษ และในบางกรณีผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวอาจเป็นสารที่มีพิษหลัก:

สารประกอบฮาโลเจนที่มีวงแหวนอะโรมาติกสามารถสลายตัวเป็น ไดออกซินและสารประกอบคล้ายไดออกซิน โดยเฉพาะเมื่อได้รับความร้อน เช่น ระหว่างการผลิต การเกิดไฟไหม้ การรีไซเคิล หรือการสัมผัสกับแสงแดด โดยไดออกซินที่มีคลอรีนเป็นองค์ประกอบถือเป็นหนึ่งในสารที่มีความเป็นพิษสูงและถูกรวมอยู่ในรายการสารมลพิษอินทรีย์ตกค้างตาม อนุสัญญาสตอกโฮล์ม

พอลิบรอมีเนตไดฟีนิลอีเทอร์ (PBDEs) ที่มีจำนวนอะตอมของโบรมีนมาก เช่น decaBDE จะมีความเป็นพิษน้อยกว่า PBDEs ที่มีจำนวนอะตอมของโบรมีนน้อย เช่น pentaBDE อย่างไรก็ตาม PBDEs ระดับสูงกว่าเมื่อสลายตัวทางชีวภาพหรือทางเคมีจะมีการปลดปล่อยอะตอมของโบรมีนออก ส่งผลให้เกิด PBDEs ที่มีความเป็นพิษมากกว่าเดิม

เมื่อสารหน่วงไฟบางชนิด เช่น PBDEs ถูกเผาผลาญในร่างกาย จะเกิด hydroxylated metabolites ซึ่งมีความเป็นพิษมากกว่าสารตั้งต้น ตัวอย่างเช่น metabolites เหล่านี้อาจจับกับ transthyretin หรือส่วนประกอบอื่น ๆ ของระบบไทรอยด์ได้แรงกว่าเดิม ทำหน้าที่เป็น สารเลียนแบบฮอร์โมนเอสโตรเจน ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าสารตั้งต้น และส่งผลกระทบต่อกิจกรรมของตัวรับสื่อประสาทได้มากขึ้น

บิสฟีนอลเอ-ไดฟีนิลฟอสเฟต (BADP) และ เททราบรอโมบิสฟีนอลเอ (TBBPA) มีแนวโน้มที่จะสลายตัวไปเป็น บิสฟีนอลเอ (BPA) ซึ่งเป็น สารรบกวนต่อมไร้ท่อ ที่มีความกังวลในด้านผลกระทบต่อสุขภาพ

 เส้นทางการสัมผัส 

มนุษย์สามารถสัมผัสกับสารหน่วงไฟผ่านหลายช่องทาง เช่น การบริโภคอาหาร; ผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคในบ้าน ยานพาหนะ หรือสถานที่ทำงาน; อาชีพ; หรือการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมใกล้บ้านหรือสถานที่ทำงาน

ผู้ที่อาศัยในอเมริกาเหนือมักมีระดับสารหน่วงไฟในร่างกายสูงกว่าผู้ที่อาศัยในพื้นที่พัฒนาแล้วอื่น ๆ และทั่วโลก ระดับสารหน่วงไฟในร่างกายมนุษย์ได้เพิ่มขึ้นในช่วง 30 ปีที่ผ่านมา

การสัมผัสกับ พอลิบรอมีเนตไดฟีนิลอีเทอร์ (PBDEs) เป็นหัวข้อที่ได้รับการศึกษาวิจัยมากที่สุด แต่เนื่องจาก PBDEs ถูกยกเลิกการใช้งานเนื่องจากความกังวลด้านสุขภาพ สารหน่วงไฟประเภท organophosphorus flame retardants รวมถึงสารฮาโลเจนในกลุ่มนี้จึงถูกนำมาใช้แทน ในบางการศึกษาวิจัย พบว่าความเข้มข้นของสารหน่วงไฟฟอสฟอรัสในอากาศภายในอาคารสูงกว่าความเข้มข้นของ PBDEs

ในปี 2011 European Food Safety Authority (EFSA) ได้ออกความคิดเห็นทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการสัมผัสกับ HBCD และ TBBPA รวมถึงอนุพันธ์ของมันในอาหาร และสรุปว่าระดับการสัมผัสผ่านอาหารในปัจจุบันในสหภาพยุโรปไม่ได้สร้างความกังวลต่อสุขภาพ

 การรับสารในประชากรทั่วไป 

ปริมาณสาร PBDEs ในร่างกายของคนอเมริกันมีความสัมพันธ์กับปริมาณ PBDEs ที่ตรวจพบจากการเช็ดมือ ซึ่งอาจได้รับจากฝุ่นในสิ่งแวดล้อม การสัมผัสฝุ่นอาจเกิดขึ้นในบ้าน รถยนต์ หรือสถานที่ทำงาน โดยพบว่าปริมาณ PBDEs ในฝุ่นภายในรถยนต์อาจสูงกว่าฝุ่นในบ้านถึง 20 เท่า และอุณหภูมิที่สูงในรถยนต์ช่วงฤดูร้อนอาจทำให้สารหน่วงไฟสลายตัวเป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษมากขึ้น

ระดับสาร PBDEs ในซีรั่มเลือดมีความสัมพันธ์อย่างมากกับปริมาณที่พบในฝุ่นในบ้านhttps://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3268060/ โดยการสูดดมหรือกลืนฝุ่นคิดเป็น 60-80% ของการรับสาร นอกจากนี้ 20-40% ของการรับสาร PBDEs ในผู้ใหญ่ในสหรัฐฯ มาจากอาหาร เช่น เนื้อสัตว์ นม และปลา ซึ่ง PBDEs สามารถสะสมในห่วงโซ่อาหารได้Schecter, A., et al. (2008). Brominated flame retardants in US food. Mol Nutr Food Res, 52 (2), 266-272. doi:10.1002/mnfr.200700166

เด็กเล็กในสหรัฐฯ มีแนวโน้มที่จะได้รับสารหน่วงไฟในระดับสูงต่อหน่วยน้ำหนักตัวมากกว่าผู้ใหญ่ โดยการสัมผัสสารอาจเกิดจากฝุ่น น้ำนมแม่ หรืออุปกรณ์เครื่องใช้ เช่น ที่นั่งในรถเด็กและของเล่น สาร PBDEs ยังสามารถส่งผ่านรกสู่ทารกในครรภ์ได้Zhao, Y., et al. (2013). Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in aborted human fetuses and placental transfer during the first trimester of pregnancy. Environ Sci Technol, 47 (11), 5939-5946. doi:10.1021/es305349x

สารหน่วงไฟที่ตกค้างในสิ่งแวดล้อม เช่นในอากาศหรือฝุ่นที่โรงยิม อาจทำให้ผู้ที่ออกกำลังกาย เช่น นักยิมนาสติก ได้รับสารในระดับที่สูงกว่าคนทั่วไปCarignan, C. C., et al. (2013). Flame retardant exposure among collegiate United States gymnasts. Environ Sci Technol, 47 (23), 13848-13856. doi:10.1021/es4037868. อย่างไรก็ตาม การศึกษาวิจัยนี้มีขนาดตัวอย่างเล็ก และควรมีการศึกษาวิจัยต่อเนื่องเพื่อยืนยันผลกระทบที่เกี่ยวข้อง

การสัมผัสสารในอาชีพ

บางอาชีพทำให้ผู้ปฏิบัติงานสัมผัสกับ สารหน่วงการติดไฟชนิดฮาโลเจน และ ผลิตภัณฑ์สลายตัวของสารดังกล่าว ในระดับสูงขึ้น การศึกษาวิจัยในกลุ่มเล็กของ ผู้รีไซเคิลโฟม และ ผู้ติดตั้งพรม ในสหรัฐอเมริกา ซึ่งต้องจัดการกับวัสดุรองพื้นพรมที่มักทำจาก โฟมโพลียูรีเทนรีไซเคิล พบว่ามีระดับสารหน่วงการติดไฟสูงในเนื้อเยื่อของพวกเขา ผู้ปฏิบัติงานใน โรงงานรีไซเคิลอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทั่วโลกยังมีระดับ สารหน่วงการติดไฟ ในร่างกายสูงกว่าประชากรทั่วไป การควบคุมสิ่งแวดล้อมสามารถลดการสัมผัสเหล่านี้ได้อย่างมาก แต่ในพื้นที่ที่ไม่มีการควบคุม ผู้ปฏิบัติงานอาจได้รับสารหน่วงการติดไฟในระดับสูงมาก ตัวอย่างเช่น ผู้รีไซเคิลอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ใน กุ้ยหยู ประเทศจีน มีระดับ PBDEs ในร่างกายสูงที่สุดในโลก

การศึกษาวิจัยที่ ฟินแลนด์ ระบุการสัมผัสในอาชีพของผู้ปฏิบัติงานกับ สารหน่วงการติดไฟชนิดโบรมีน และ สารหน่วงการติดไฟชนิดคลอรีน เช่น TBBPA, PBDEs, DBDPE, HBCD, Hexabromobenzene และ Dechlorane plus โดยใน สถานที่รีไซเคิลของเสียจากอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (WEEE) 4 แห่ง การศึกษาวิจัยสรุปว่า มาตรการควบคุม ที่ดำเนินการในสถานที่สามารถลดการสัมผัสได้อย่างมีนัยสำคัญ ผู้ที่ผลิต สินค้าอุปโภคบริโภคที่มีสารหน่วงการติดไฟ เช่น ยานพาหนะ, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และ ผลิตภัณฑ์สำหรับเด็ก ก็อาจสัมผัสได้เช่นกัน

นักดับเพลิงในสหรัฐอเมริกา มีระดับ PBDEs ที่สูงและยังพบ บิสฟิวแรนชนิดโบรมีน ซึ่งเป็น ผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษจากการสลายตัวของสารหน่วงการติดไฟชนิดโบรมีน ในระดับสูง

 การสัมผัสสารในสิ่งแวดล้อม 

สารหน่วงการติดไฟ ที่ผลิตขึ้นเพื่อใช้ในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคได้ถูกปล่อยออกสู่ สิ่งแวดล้อมทั่วโลก อุตสาหกรรมสารหน่วงการติดไฟ ได้พัฒนา โครงการริเริ่มลดการปล่อยสารสูสิ่งแวดล้อมโดยสมัครใจ (VECAP)  โดยส่งเสริม แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด ระหว่างกระบวนการผลิต อย่างไรก็ตาม ชุมชนใกล้โรงงานอิเล็กทรอนิกส์ และ สถานที่กำจัดของเสีย โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีการควบคุมสิ่งแวดล้อมน้อย จะพบระดับสารหน่วงการติดไฟใน อากาศ, ดิน, น้ำ, พืช และ ประชากรในพื้นที่ สูงขึ้น

สารหน่วงการติดไฟชนิดฟอสฟอรัสอินทรีย์ ถูกตรวจพบใน น้ำเสีย ของ สเปน และ สวีเดน โดยพบว่า กระบวนการบำบัดน้ำเสีย ไม่สามารถกำจัดสารบางชนิดได้อย่างสมบูรณ์ สารชนิดนี้ยังถูกพบใน น้ำดื่มในประเทศจีน ทั้งในน้ำประปาและน้ำดื่มบรรจุขวด และใน แม่น้ำเอลเบ ใน เยอรมนีสารหน่วงการติดไฟชนิดฟอสฟอรัสอินทรีย์ยังถูกพบใน น้ำดื่ม และ แหล่งน้ำผิวดิน ทั่วโลก ซึ่งการปนเปื้อนนี้ส่งผลให้สารเหล่านี้กลายเป็นปัญหา มลพิษสิ่งแวดล้อม อย่างกว้างขวาง เนื่องจากมีความเป็นพิษและมีศักยภาพในการสะสมใน สิ่งมีชีวิต และ สิ่งแวดล้อม โดยพบการสะสมใน สัตว์น้ำ และสามารถเข้าสู่ห่วงโซ่อาหารได้https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18951608/

การลดการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อมของสารหน่วงการติดไฟ จำเป็นต้องอาศัย มาตรการควบคุม ที่เข้มงวด รวมถึงการ ปรับปรุงกระบวนการผลิต การ จัดการของเสีย และการใช้ เทคโนโลยีการบำบัดน้ำเสีย ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม การลดการใช้สารหน่วงการติดไฟในผลิตภัณฑ์หรือการพัฒนา สารทดแทน ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมยังคงเป็นแนวทางที่ยั่งยืนที่สุดในระยะยาว https://www.researchgate.net/publication/339744491_Priority_and_emerging_pollutants_in_water 

 การกำจัด 

เมื่อผลิตภัณฑ์ที่มีสารหน่วงการติดไฟหมดอายุการใช้งาน มักถูกนำไปรีไซเคิล เผาทำลาย หรือฝังกลบ

การรีไซเคิลอาจทำให้เกิดการปนเปื้อนในวัสดุใหม่ ชุมชนใกล้โรงงานรีไซเคิล รวมถึงพนักงานรีไซเคิลที่สัมผัสกับสารหน่วงการติดไฟหรือผลิตภัณฑ์สลายตัวจากสารเหล่านี้ โดยเฉพาะในกระบวนการรีไซเคิลขยะอิเล็กทรอนิกส์หรือรถยนต์ ซึ่งต้องใช้การหลอมโลหะที่มักปล่อยสารพิษ เช่น ไดออกซินและฟิวแรน อย่างไรก็ตาม การสวมอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (PPE) และการติดตั้งระบบระบายอากาศสามารถลดการสัมผัสฝุ่นของพนักงานได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังที่พบในโรงงาน Stena-Technoworld AB ประเทศสวีเดน

การเผาแบบไม่มีการควบคุมยังเป็นปัญหา เนื่องจากปล่อยสารพิษออกมาจำนวนมาก แต่การเผาทำลายในระบบควบคุมที่มีประสิทธิภาพ แม้จะมีค่าใช้จ่ายสูง แต่ช่วยลดสารพิษได้อย่างมาก

สำหรับการฝังกลบ ผลิตภัณฑ์ที่มีสารหน่วงการติดไฟแบบเสริม (Additive flame retardants) ซึ่งไม่ยึดติดทางเคมีกับวัสดุ อาจหลุดรอดออกมาได้ง่าย ตัวอย่างเช่น สารหน่วงการติดไฟแบบโบรมีน (Brominated flame retardants) รวมถึง PBDEs (Polybrominated diphenyl ethers) ที่พบว่ามีการไหลซึมจากหลุมฝังกลบในประเทศอุตสาหกรรมอย่างแคนาดาและแอฟริกาใต้ การออกแบบหลุมฝังกลบบางแห่งมีระบบจับน้ำเสีย แต่ระบบเหล่านี้เสื่อมสภาพตามเวลา

 การต่อต้านด้านกฎระเบียบ 

หลังจากรัฐแคลิฟอร์เนียแก้ไข TB117 ในปี 2013 เพื่อกำหนดให้ใช้เฉพาะวัสดุคลุมเฟอร์นิเจอร์ที่ต้านการลุกไหม้ (โดยไม่กำหนดข้อจำกัดสำหรับวัสดุภายใน) ผู้ผลิตเฟอร์นิเจอร์ในสหรัฐฯ เริ่มเห็นความต้องการเฟอร์นิเจอร์ที่ปราศจากสารหน่วงการติดไฟเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน โดยผ้าทนไฟที่ใช้ในวัสดุคลุมเฟอร์นิเจอร์มักไม่ประกอบด้วย PBDEs หรือสารเคมีที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบทางสุขภาพ

 การทดสอบของสำนักงานมาตรฐานแห่งชาติ 
ในโครงการทดสอบปี 1988 ซึ่งดำเนินการโดยสำนักงานมาตรฐานแห่งชาติ (NBS) ในอดีต ซึ่งปัจจุบันคือสถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (NIST) เพื่อวัดผลกระทบของสารเคมีหน่วงไฟต่ออันตรายจากไฟไหม้ทั้งหมด ผลิตภัณฑ์ห้าประเภทที่แตกต่างกันซึ่งแต่ละประเภทผลิตจากพลาสติกที่แตกต่างกันถูกนำมาใช้ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ประกอบด้วยสารหน่วงไฟ (FR) และสารไม่หน่วงไฟ (NFR) ที่คล้ายคลึงกัน

ผลกระทบของวัสดุ FR (สารหน่วงไฟ) ต่อการอยู่รอดของผู้ที่อาศัยอยู่ในอาคารได้รับการประเมินในสองวิธี:

ประการแรก การเปรียบเทียบระยะเวลาที่ห้องภายในบ้านไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในห้องเผาไหม้ ซึ่งเรียกว่า “สภาพไม่พร้อมใช้” ใช้ได้กับผู้ที่อยู่ในห้องเผาไหม้ ประการที่สอง การเปรียบเทียบปริมาณความร้อน ก๊าซพิษ และควันที่เกิดจากไฟทั้งหมด ใช้ได้กับผู้ที่อยู่ในอาคารที่อยู่ห่างจากห้องที่เกิดไฟไหม้

ระยะเวลาในการหนีไฟจะพิจารณาจากเวลาที่ผู้อยู่อาศัยมีอยู่ก่อนที่ (ก) จะเกิด การลุกลามของไฟในห้องหรือ (ข) ไม่สามารถหนีไฟได้เนื่องจากการผลิตก๊าซพิษ สำหรับการทดสอบ FR พบว่าระยะเวลาหนีไฟโดยเฉลี่ยนานกว่าผู้อยู่อาศัยในห้องที่ไม่มีสารหน่วงไฟถึง 15 เท่า

ดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงการผลิตผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้

 ปริมาณวัสดุที่ใช้ในการเผาไหม้ไฟสำหรับการทดสอบสารหน่วงไฟ (FR) น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณที่สูญเสียไปในการทดสอบสารไม่หน่วงไฟ (NFR)

 การทดสอบ FR แสดงให้เห็นปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากไฟ ซึ่งอยู่ที่ 1/4 ของปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาจากการทดสอบ NFR
ปริมาณรวมของก๊าซพิษที่ผลิตในการทดสอบเพลิงไหม้ในห้อง ซึ่งแสดงเป็น "ค่าเทียบเท่า CO" อยู่ที่ 1/3 สำหรับผลิตภัณฑ์ FR เมื่อเทียบกับผลิตภัณฑ์ NFR

 การผลิตควันไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างการทดสอบไฟในห้องโดยใช้ผลิตภัณฑ์ NFR และการทดสอบด้วยผลิตภัณฑ์ FR

ดังนั้น ดังนั้นในการทดสอบเหล่านี้ สารเติมแต่งหน่วงไฟช่วยลดอันตรายจากไฟไหม้โดยรวม

 ความต้องการทั่วโลก 
ในปี 2013 การบริโภคสารหน่วงไฟทั่วโลกมีมากกว่า 2 ล้านตัน โดยภาคการก่อสร้างถือเป็นพื้นที่การใช้งานที่สำคัญที่สุดในเชิงพาณิชย์ เนื่องจากต้องใช้สารหน่วงไฟในผลิตภัณฑ์ เช่น ท่อและสายไฟที่ทำจากพลาสติก

ในปี 2008 สหรัฐอเมริกา ยุโรป และเอเชียมีการบริโภคสารหน่วงไฟรวมกัน 1.8 ล้านตัน คิดเป็นมูลค่ารวม 4.20–4.25 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ จากรายงานของ Ceresana พบว่าตลาดสำหรับสารหน่วงไฟยังคงเติบโตขึ้นเนื่องจากมาตรฐานความปลอดภัยที่เพิ่มสูงขึ้นทั่วโลกและการใช้งานที่ขยายตัว คาดว่าตลาดสารหน่วงไฟทั่วโลกจะสร้างมูลค่าประมาณ 5.8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ

ในปี 2010 ภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกเป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับสารหน่วงไฟ โดยคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 41% ของความต้องการทั่วโลก ตามมาด้วยอเมริกาเหนือและยุโรปตะวันตกMarket Study Flame Retardants 2nd ed. , Ceresana, 07/11

 ดูเพิ่ม 

 สารหน่วงไฟชนิดโบรมีน

 ฝ้าย

 กระจกทนไฟ

 การติดไฟ

 NEMA FR-2

 NEMA FR-4

 พอลิเมอร์

 อ้างอิง 

 แหล่งข้อมูลอื่น 

 FlameRetardants-Online from Clariant Produkte (Deutschland) GmbH
 Phosphorus, Inorganic and Nitrogen Flame Retardants Association

สารหน่วงไฟ
หมวดหมู่:ผ้าทนไฟ
หมวดหมู่:ฝ้าย