ไฟฟ้าลัดวงจรเป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในการติดตั้งระบบไฟฟ้า หลายครั้งยังเป็นสาเหตุหลักของการเกิดเพลิงไหม้ ซึ่งเป็นอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สิน ดังนั้น เพื่อช่วยลดความรุนแรงของเหตุการณ์ที่อาจเกิดขึ้น ผู้ผลิตอุปกรณ์ติดตั้งระบบไฟฟ้าจึงมักใส่สารหน่วงไฟ (Flame Retardant) ลงในสายไฟ แผงวงจร หรือฉนวนหุ้มอุปกรณ์ไฟฟ้า เพื่อเพิ่มความปลอดภัยและลดผลกระทบจากเหตุเพลิงไหม้
ในบทความนี้จะอธิบายว่า สารหน่วงไฟ หรือ Flame Retardant คืออะไร นิยมใช้ในอุตสาหกรรมใดบ้าง รวมถึงข้อควรระวังในการเลือกใช้อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่มีสารหน่วงไฟเป็นส่วนประกอบ
สารหน่วงไฟ หรือ Flame Retardant คืออะไร?
สารหน่วงไฟ หรือในภาษาอังกฤษเรียกว่า Flame Retardant คือสารเคมีที่เติมลงไปในวัสดุต่าง ๆ เพื่อช่วยลดการติดไฟและการลามของไฟเมื่อเกิดเพลิงไหม้ โดยมักนิยมเติมในวัสดุบางประเภทที่ลามไฟได้ง่าย เช่น พลาสติก สิ่งทอ เป็นต้น
ประเภทของ Flame Retardant หรือ สารหน่วงไฟมีอะไรบ้าง?
สารหน่วงไฟที่มีฮาโลเจน (Halogenated Flame Retardants)
ฮาโลเจน เป็นกลุ่มธาตุที่มีคุณสมบัติทนความร้อนได้สูง ช่วยลดการลุกไหม้รวมถึงการลามไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงนิยมนำมาใช้เป็นสารหน่วงไฟในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แผงวงจรไฟฟ้า พลาสติก สิ่งทอ เป็นต้น
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากสารหน่วงไฟที่มีส่วนประกอบของฮาโลเจน เมื่อเกิดการเผาไหม้ อาจปล่อยก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ทำให้หลายประเทศเริ่มลดการใช้สารประเภทนี้ลงอย่างต่อเนื่อง
สารหน่วงไฟที่มีฟอสฟอรัส (Phosphorus-based Flame Retardants)
ฟอสฟอรัส เป็นสารหน่วงไฟ (Flame Retardant) ที่ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในปัจจุบัน เนื่องจากมีผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าสารกลุ่มฮาโลเจน นอกจากนี้ยังช่วยลดปริมาณก๊าซพิษเมื่อเกิดการเผาไหม้ โดยฟอสฟอรัสนิยมใช้กับวัสดุหลากหลาย เช่น พอลิเมอร์ โฟม โพลียูรีเทน พลาสติกทนความร้อน หรือเฟอร์นิเจอร์ทนไฟ
สารหน่วงไฟที่มีไนโตรเจน (Nitrogen-based Flame Retardants)
สารหน่วงไฟประเภทไนโตรเจนมักนิยมใช้ในผลิตภัณฑ์กลุ่มพอลิเมอร์ ไนลอน พลาสติกกลุ่มโพลีโอเลฟิน โพลีเอสเตอร์ สารเคลือบผิว ฉนวนกันความร้อน ฯลฯ โดยเมื่อได้รับความร้อนสูง สารหน่วงไฟประเภทนี้จะปล่อยก๊าซไนโตรเจนและก๊าซไม่ติดไฟอื่น ๆ ออกมา ซึ่งช่วยลดปริมาณออกซิเจนในบริเวณโดยรอบ รวมถึงช่วยเจือจางความเข้มข้นของเชื้อเพลิงไวไฟ ทำให้เปลวไฟค่อย ๆ ดับลง
สารหน่วงไฟที่เป็นอนินทรีย์ (Inorganic Flame Retardants)
สารหน่วงไฟแบบอนินทรีย์ เป็นการนำสารประกอบจากแร่ธาตุ เช่น อะลูมิเนียม แมกนีเซียม โบรอน หรือกราไฟต์ มาใช้ในการเพิ่มคุณสมบัติการต้านทานไฟ ช่วยให้เกิดความปลอดภัยในวัสดุประเภทพลาสติก โฟม สิ่งทอ ผลิตภัณฑ์จากไม้ เป็นต้น มีคุณสมบัติเด่นคือราคาประหยัด เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม รวมถึงสามารถทำงานเสริมกับสารหน่วงไฟประเภทอื่น ๆ ได้ดี แต่จำเป็นต้องใช้ในปริมาณมากเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพ
สารหน่วงไฟ (Flame Retardant) ใช้ในอุตสาหกรรมใดบ้าง?
เนื่องจากผลิตภัณฑ์บางประเภทจำเป็นต้องใช้วัสดุที่ติดไฟได้ง่าย เช่น พลาสติก ไม้ หรือสิ่งทอ ในกระบวนการผลิตอุปกรณ์ต่าง ๆ สารหน่วงไฟจึงมักนำมาใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม ดังนี้
อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
ในปัจจุบันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนมากมักผลิตจากพลาสติก เพื่อให้มีน้ำหนักเบา ทนทานต่อการใช้งานมากขึ้น แต่พลาสติกบางประเภทเมื่อติดไฟจะลามไฟได้ง่าย จึงต้องมีการเติมสารหน่วงไฟเพื่อลดอันตรายเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือเพลิงไหม้
วัสดุก่อสร้าง
วัสดุที่ใช้ในงานก่อสร้างบางประเภท เช่น ไม้ โฟม หรือ สีทาบ้าน สามารถติดไฟได้ง่าย ดังนั้น เพื่อความปลอดภัยของตัวอาคารในระยะยาว จึงต้องมีการเพิ่มสารหน่วงไฟลงไปในวัสดุเหล่านี้ โดยอาจเป็นการเคลือบผิวสำหรับวัสดุไม้ หรือผสมสารหน่วงไฟลงในเนื้อโฟม เพื่อให้วัสดุมีคุณสมบัติทนไฟได้ดีขึ้น
เฟอร์นิเจอร์และเครื่องนอน
โดยทั่วไปแล้วเฟอร์นิเจอร์หรือเครื่องนอนต่าง ๆ ผลิตจากวัสดุหนัง ใยสังเคราะห์ และผ้า ที่สามารถลามไฟได้ง่าย การเพิ่มสารหน่วงไฟหรือ Flame Retardant คือวิธีที่จะช่วยเพิ่มความทนทานให้กับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ รวมไปถึงช่วยลดความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้
สิ่งทอ
สิ่งทอต่าง ๆ ภายในบ้าน ไม่ว่าจะเป็น เสื้อผ้า พรม ผ้าม่าน คือหนึ่งในเชื้อเพลิงชั้นดีเมื่อเกิดเพลิงไหม้ ของตกแต่งบ้านประเภทสิ่งทอจึงต้องมีการเพิ่มสารหน่วงไฟ เพื่อไม่ให้เปลวเพลิงลุกลามอย่างรวดเร็วในกรณีเกิดอัคคีภัย
ระบบขนส่ง
ส่วนประกอบต่าง ๆ ภายในยานพาหนะ ไม่ว่าจะเป็น ห้องโดยสาร เบาะที่นั่ง แผงคอนโซล รวมถึงน้ำมันเชื้อเพลิง ล้วนเป็นวัสดุที่ติดไฟได้ง่าย ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายอย่างมาก ดังนั้น สารหน่วงไฟ จึงมีบทบาทสำคัญในการช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้กับผู้โดยสาร และลดการสูญเสียในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุหรืออัคคีภัย
ตัวอย่างของสารหน่วงไฟ หรือ Flame Retardant มีอะไรบ้าง?
สารหน่วงไฟที่มีส่วนประกอบของฮาโลเจน (Halogenated flame retardants)
ธาตุฮาโลเจนที่นิยมนำมาทำสารหน่วงไฟฮาโลเจนได้แก่ โบรมีน และ คลอรีน ที่มีคุณสมบัติยับยั้งการติดไฟได้ดี โดยตัวอย่างของสารหน่วงไฟฮาโลเจนที่พบได้บ่อย มีดังนี้
- Polybrominated Diphenyl Ethers (PBDEs): สารหน่วงไฟกลุ่มโบรมีนที่เคยใช้กันอย่างแพร่หลาย สามารถยับยั้งการลามไฟได้ดีเยี่ยม อีกทั้งยังมีต้นทุนต่ำ แต่ปัจจุบันมีการเลิกใช้หรือจำกัดการใช้งานเนื่องจากความเป็นพิษสูง
- Hexabromocyclododecane (HBCDD หรือ HBCD): สารหน่วงไฟกลุ่มโบรมีนที่ใช้กันอย่างกว้างขวางในฉนวนกันความร้อนของอาคาร เพราะเพียงใช้ในปริมาณน้อยก็ได้ประสิทธิภาพสูง แต่เป็นสารที่ตกค้างในร่างกายมนุษย์ได้
- Chlorinated Paraffins: สารหน่วงไฟกลุ่มคลอรีนที่ใช้ใน PVC และพอลิเมอร์ที่มีคลอรีนอื่น ๆ มีความเป็นพิษต่อสัตว์น้ำและสามารถรบกวนระบบนิเวศทางน้ำได้
สารหน่วงไฟที่มีส่วนประกอบของฟอสฟอรัส (Phosphorus Flame Retardants [PFRs])
สารหน่วงไฟฟอสฟอรัสส่วนใหญ่ มักเป็นกลุ่มสารหน่วงไฟ Halogen-Free ซึ่งมีความปลอดภัยสูงกว่า เพราะมีควันพิษน้อยกว่า อีกทั้งเมื่อโดนความร้อนจะสร้างชั้นคาร์บอนกันไฟ และบางชนิดยังหยุดปฏิกิริยาเคมีของไฟได้ โดย PFRs สามารถแบ่งออกเป็น 3 กลุ่มหลัก ดังนี้
- ฟอสฟอรัสอินทรีย์: ใช้แพร่หลายในงานพลาสติก เช่น ฟอสเฟตเอสเทอร์ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และฟอสฟิเนต ในพลาสติกวิศวกรรม เป็นต้น
- ฟอสฟอรัสอนินทรีย์: มีราคาถูก สามารถป้องกันการลามไฟได้ดี เช่น ฟอสฟอรัสแดง และแอมโมเนียมโพลีฟอสเฟต ที่ใช้ในสีและพลาสติกกันไฟ
- ฟอสฟอรัส-ไนโตรเจน: เป็นกลุ่มสารหน่วงไฟที่รวมเอาฟอสฟอรัสและไนโตรเจนเข้าไว้ด้วยกันในโมเลกุล เช่น Melamine Polyphosphate (MPP) มีข้อดีคือสามารถสร้างการหน่วงไฟที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
สารหน่วงไฟที่มีส่วนประกอบของไนโตรเจน (Nitrogen Based Flame Retardants [NFRs])
สารหน่วงไฟไนโตรเจน เป็นสารที่มีความเป็นพิษต่ำ และมีประสิทธิภาพสูง เมื่อเกิดการเผาไหม้จะปล่อยก๊าซเฉื่อยที่เจือจางออกซิเจน รวมถึงเชื้อเพลิงในบริเวณเปลวไฟ ทำให้ไฟถูกยับยั้ง นอกจากนี้ ยังทำหน้าที่ดูดซับความร้อน ช่วยลดอุณหภูมิโดยรอบ แบ่งออกเป็น 3 กลุ่มหลัก ๆ คือ
- สารประกอบเมลามีน: ได้แก่ เมลามีน เมลามีนไซยานูเรต (MCA) และ เมลามีนฟอสเฟต/โพลีฟอสเฟต (MP/MPP) นิยมใช้ในโฟมโพลียูรีเทนแบบยืดหยุ่นสำหรับเฟอร์นิเจอร์ เบาะรถยนต์ ที่นั่งเด็ก ฯลฯ และยังใช้ในไนลอน (Polyamide) เพื่อลดการติดไฟและควัน
- เกลือกวานิดีน: เป็นสารประกอบที่มีลักษณะเป็นของแข็ง เช่น กวานิดีนฟอสเฟต และ กวานิดีนซัลฟาเมต นิยมใช้กับวัสดุจากไม้ กระดาษ และสิ่งทอ
- ไตรอาซีน: เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีวงแหวนไนโตรเจน ซึ่งบางส่วนเป็นสารหน่วงไฟโดยตรง หรือมักใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารหน่วงไฟอื่น ๆ
สารหน่วงไฟชนิดอนินทรีย์และสารประกอบแร่ (Inorganic Flame retardants and mineral compounds)
สารหน่วงไฟชนิดอนินทรีย์และสารประกอบแร่ คือสารหน่วงไฟที่มาจากแร่ธาตุธรรมชาติ มีข้อดีคือราคาไม่แพง เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และสร้างควันน้อยกว่าเมื่อเกิดการเผาไหม้ โดยสารหน่วงไฟประเภทนี้ที่ได้รับความนิยม ได้แก่:
- อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (ATH): เป็นสารหน่วงไฟอนินทรีย์ที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายที่สุด นิยมใช้ในพลาสติก (เช่น PVC หรือโพลีโอเลฟินส์) สายไฟและเคเบิล รวมถึงวัสดุก่อสร้างต่าง ๆ
- แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ (MDH): มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกับอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ แต่ทนความร้อนได้สูงถึง 330°C ทำให้เหมาะสำหรับโพลีเมอร์ที่ต้องแปรรูปในอุณหภูมิสูง
- แอนติโมนี ไตรออกไซด์ (ATO): ทำหน้าที่เป็นสารเสริมฤทธิ์ให้สารประกอบฮาโลเจน ช่วยในการยับยั้งเปลวไฟได้อย่างดีเยี่ยม
- สารประกอบโบรอน (Boron Compounds): เช่น ซิงค์โบเรต (Zinc Borate) เป็นสารช่วยลดการเกิดควันและยังเป็นสารหน่วงไฟในตัวเอง มักใช้ร่วมกับสารหน่วงไฟอื่น ๆ ในพลาสติก ยาง หรือสิ่งทอ
- กราไฟต์แบบขยายได้ (Expandable Graphite – EG): มีลักษณะเป็นกราไฟต์ที่จะพองตัวเมื่อได้รับความร้อนสูง ช่วยสร้างชั้นคาร์บอนที่แข็งแรงเพื่อป้องกันความร้อนและออกซิเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ
กระบวนการทำงานของสารหน่วงไฟ Flame Retardant
โดยปกติแล้ว กลไกการเผาไหม้จะเกิดขึ้นจาก 3 องค์ประกอบหลักที่รู้จักกันในชื่อของ สามเหลี่ยมแห่งไฟ (Fire Triangle) ซึ่งได้แก่ เชื้อเพลิง ออกซิเจน และความร้อน ดังนั้น สารหน่วงไฟ คือสารเคมีที่ทำหน้าที่ขัดขวางองค์ประกอบด้านใดด้านหนึ่ง เพื่อชะลอหรือหยุดการเผาไหม้ โดยลักษณะการทำงานของสารหน่วงไฟสามารถแบ่งออกเป็นกลไกหลัก ๆ ได้ดังนี้
การดูดซับความร้อน
สารหน่วงไฟอนินทรีย์ เช่น อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ หรือแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์ ทำงานโดยดูดซับความร้อน ก่อนที่จะสลายตัวเพื่อปลดปล่อยไอน้ำเมื่อเจออุณหภูมิสูง ช่วยชะลอการเผาไหม้ พร้อมทั้งลดปริมาณเชื้อเพลิงและออกซิเจนรอบเปลวไฟ
การสร้างชั้นป้องกัน
สารหน่วงไฟยังทำงานโดยสร้างชั้นเคลือบป้องกันขึ้นมาบนวัสดุ ช่วยกั้นออกซิเจนไม่ให้สัมผัสกับเชื้อเพลิง และยังป้องกันก๊าซไวไฟที่ระเหยออกมาไม่ให้ไปถึงเปลวไฟ ทำให้ไฟไม่สามารถลุกไหม้หรือลามต่อไปได้
การยับยั้งปฏิกิริยาลูกโซ่
ปฏิกิริยาลูกโซ่ของการเผาไหม้ คือกระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อเชื้อเพลิงทำปฏิกิริยากับออกซิเจนภายใต้ความร้อนสูง ก่อให้เกิดอนุมูลอิสระ (Radicals) ที่กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาเผาไหม้เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
โดยการทำงานของสารหน่วงไฟ เมื่อได้รับความร้อนสูง จะสลายตัวและปล่อยสาร ซึ่งจะไปจับกับอนุมูลอิสระที่สำคัญต่อการเผาไหม้ ทำให้การเผาไหม้ชะลอตัวลง
ข้อควรระวังในการใช้ผลิตภัณฑ์ที่มีสารหน่วงไฟ Flame Retardant
1. ด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อม
แม้ว่าสารหน่วงไฟกลุ่มฮาโลเจน จะมีประสิทธิภาพในการป้องกันไฟลุกลามได้ดี แต่หากเกิดการเผาไหม้จะทำให้ปล่อยก๊าซพิษอย่างไฮโดรเจนโบรไมด์ (HBr) และไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) ที่ระคายเคืองระบบหายใจ นอกจากนี้ สารหน่วงไฟฮาโลเจนยังมีความทนทานสูง ย่อยสลายได้ยาก หากทำลายไม่ถูกวิธี อาจปล่อยสารไดออกซินที่สามารถตกค้างในสภาพแวดล้อมได้ยาวนาน อีกทั้งยังเป็นสารก่อมะเร็งให้กับมนุษย์
2. มาตรฐานและ Certifications
การผลิตอุปกรณ์ติดตั้งระบบไฟฟ้าที่มีการใส่สารหน่วงไฟ จำเป็นต้องผ่านการทดสอบมาตรฐานระดับอุตสาหกรรม เพื่อให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์เหล่านั้นจะต้านการลามไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมาตรฐานที่ใช้ในระดับสากลคือมาตรฐาน UL 94: Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances สำหรับชิ้นส่วนพลาสติก หรือมาตรฐาน IEC ที่เกี่ยวข้องกับการทดสอบการลามไฟ เช่น IEC 60695-11 (การทดสอบเปลวไฟ) สำหรับชิ้นส่วนไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
นอกจากนี้ สินค้าที่ผลิตในประเทศไทยควรผ่านการรับรองมาตรฐาน มอก. (มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม) เพื่อให้มั่นใจว่าปลอดภัยสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมเช่นกัน
3. คำแนะนำในการเลือกซื้อผลิตภัณฑ์
ก่อนตัดสินใจซื้อผลิตภัณฑ์ โดยเฉพาะอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ควรตรวจสอบว่ามีสัญลักษณ์หรือฉลากรับรองมาตรฐาน เช่น มอก. (มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมของไทย) มาตรฐาน IEC (มาตรฐานสากลด้านไฟฟ้า) มาตรฐาน UL 94 (การทดสอบความหน่วงไฟของวัสดุพลาสติก) และมาตรฐาน IP (การป้องกันฝุ่นและน้ำ) เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพ ความปลอดภัย และประสิทธิภาพการใช้งาน
สารหน่วงไฟ คือสิ่งที่ช่วยให้เครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ มีความปลอดภัย และช่วยลดอันตรายที่อาจเกิดในกรณีไฟฟ้าลัดวงจรจนเกิดเพลิงไหม้ ผู้ใช้งานควรเลือกสายไฟ สายเคเบิล หรืออุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ใช้สารหน่วงไฟที่ปลอดภัย เพื่อลดผลกระทบต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อมในอนาคตและนอกจากการเลือกสายไฟที่มีสารหน่วงไฟแล้ว การติดตั้งระบบไฟฟ้าด้วยรางเดินสายไฟ Wireway หรือ Cable Tray ที่แข็งแรง ทนทาน สามารถระบายอากาศได้ดี ยังเป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญที่ช่วยลดความร้อนสะสม ป้องกันสายไฟจากการถูกกัดแทะโดยสัตว์เล็ก และลดความเสี่ยงของการเกิดไฟฟ้าลัดวงจร อันเป็นสาเหตุของเพลิงไหม้ได้
มองหาอุปกรณ์ติดตั้งระบบไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่แข็งแรง ปลอดภัย ได้มาตรฐาน เลือก KJL ผู้ผลิตและจัดจำหน่าย ตู้ไฟสวิตช์บอร์ด รางวายเวย์ รางเคเบิ้ลเทรย์ เคเบิ้ลแลดเดอร์ กล่องดึงสาย และชิ้นงานโลหะสั่งผลิตพิเศษ ที่ผลิตด้วยวัสดุคุณภาพพรีเมียม แผ่นเหล็กขาวและแผ่นเหล็กดำ เต็มแผ่น พร้อมเคลือบผิวด้วยสีฝุ่น Electrostatic Powder Coatings มาตรฐาน Jotun ให้สีสวยสด ทนทาน ติดแน่น ช่วยป้องกันสนิมและยืดอายุการใช้งานได้อย่างยาวนาน
