ΠΥΡΟΠΡΟΣΤΑΤΕΥΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

Το ξύλο παρουσιάζει ένα πολύ σημαντικό φυσικό μηχανισμό πυραντίστασης. Εξαιτίας της μικρής θερμικής αγωγιμότητας και της μεγάλης ειδικής θερμότητας, απ­ανθρακώνεται το επιφανειακό στρώμα της διατομής του, που σχηματίζει προστατευτικό φράγμα άνθρακα, το οποίο αναστέλλει τη μετάδοση θερμότητας σε βαθύτερα στρώματα της διατομής, ανακόπτει την παροχή οξυγόνου και καθυστερεί την καύση. Τα πυροπροστατευτικά υλικά καθυστερούν την καύση ακόμη περισσότερο.

Ο μηχανισμός αυτός δεν ισχύει για τα περισσότερα από τα προϊόντα του ξύλου, όπως αντικολλητά, μοριοσανίδες και ινοσανίδες, που εκτός της διαφορετικής τους δομής, περιέχουν εύφλεκτα πρόσθετα υλικά, κόλλες, συντηρητικά και διαλυτικά. Όταν οι κόλλες τους ανήκουν στην κατηγορία των πολυουρεθανικών συστημάτων, παράγεται κατά την καύση τους υδροκυάνιο. Όταν τα πυροπροστατευτικά τους υλικά είναι αλογονομένα, παράγονται κατά την καύση τους πολυχλωριωμένες διοξίνες και φουράνια, εξαιρετικά τοξικά αέρια (περισσότερα). Έτσι η προσθήκη πυροπροστατευτικών υλικών στα προϊόντα ξύλου είναι αναγκαία, ταυτόχρονα όμως τα επιβαρύνει  με πρόσθετες, πολύ επιβλαβείς ιδιότητες.

Τα υλικά πυροπροστασίας του ξύλου είναι ίδια με αυτά, που χρησιμοποιούνται για όλα τα άλλα υλικά, όπως συνθετικά πολυμερή, υφάσματα, έπιπλα, ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά είδη και αφρώδη συνθετικά υλικά συναρμολόγησης και θερμομόνωσης. Στο ξύλο προστίθενται με εμποτισμό σε συνδυασμό με πίεση ή με επιφανειακή επάλειψη. Ορισμένες φορές αποτελούν επίσης ενσωματωμένα συστατικά των συγκολλητικών ρητινών των προϊόντων ξύλου.

Αλογονομένα

Τα αλογονομένα πυροπροστατευτικά υλικά είναι βρωμιούχες ή χλωριούχες πυροπροστατευτικές οργανικές ενώσεις. Χρησιμοποιούνται κυρίως σε συνθετικά υλικά, ηλεκτρικές και ηλεκτρονικές συσκευές (τηλεόραση, υπολογιστές), ξύλο, υφάσματα (επενδυμένα έπιπλα, στρώματα, κουρτίνες, χαλιά), και σε οικοδομικά υλικά (μονωτικά υλικά και αφροί συναρμολόγησης).

Βρωμιούχα:

• Πολυβρωμιωμένοι διφενυλαιθέρες (PBDE), γνωστοί επίσης ως πτητικές ενώσεις. Είναι τοξικοί, συσσωρεύονται στο περιβάλλον και είναι ύποπτοι πρόκλησης καρκίνου και ορμονικών διαταραχών. Η αξιολόγησή τους στη ρύθμιση 793/93/EEC οδήγησε στην απαγόρευση της χρήσης τους. Εξαιρούνται από την απαγόρευση οι PBDE (όπως η TBBPA, τετραβρωμοδισφαινόλη Α), που αποτελούν συστατικό, (όχι πρόσθετο) των πολυμερών, δηλαδή συνδέονται χημικά στη μήτρα των πολυμερών (π.χ. των εποξικών ρητινών). Όταν το πυροπροστατευτικό υλικό ενσωματώνεται στο πολυμερές, οι εκπομπές του μειώνονται και θεωρείται ότι δεν αποτελεί κίνδυνο. Παρόλα αυτά, στην περίπτωση καύσης των προϊόντων που περιέχουν PBDE, παράγονται υψηλής τοξικότητας διοξίνες (περισσότερα).
• Πολυβρωμιωμένα διφαινίλια (PBB). Η χρήση τους έχει περιοριστεί επειδή είναι ύποπτα πρόκλησης καρκίνου, απειλής για τη ζωή και τοξικά, με επίδραση στη μνήμη, το μυϊκό και το  ανοσοποιητικό σύστημα.

Χλωριούχα:

• Χλωροπαραφίνες. Αντικατέστησαν σε μεγάλο βαθμό τις βρωμιούχες ενώσεις, που απαγορεύτηκαν. Ανιχνεύονται παντού: στο έδαφος, σε νερά, ιζήματα, φυτά, ζώα και στους ανθρώπους. Είναι τοξικές για τους υδρόβιους οργανισμούς και καρκινογόνες για μικρούς οργανισμούς (ποντίκια). Κατατάσσονται από το Διεθνή Οργανισμό Ερευνών για τον Καρκίνο (IARC) στην ομάδα 2B, ως ύποπτες πρόκλησης καρκίνου για τον άνθρωπο. Η τοξικότητά τους αυξάνεται, όσο μειώνεται το μήκος της αλυσίδας του άνθρακα στα μόριά τους. Η χρήση χλωροπαραφινών βραχείας αλυσίδας απαγορεύτηκε στην Ευρώπη το 2002.
• Mirex. Η Σύμβαση της Στοκχόλμης απαγόρευσε το 2001 την παγκόσμια παραγωγή, διακίνηση και χρήση 12 έμμονων οργανικών ρύπων (POPs). Το  Mirex συγκαταλέγεται στους (POPs), στην ονομαζόμενη «βρώμικη δωδεκάδα» (dirty dozen) (περισσότερα).

Οργανοφωσφορικά

Τα οργανοφωσφορικά πυροπροστατευτικά υλικά είναι φωσφορικά άλατα χλωροαιθυλένιου, χλωροπροπυλένιου και φαινολικά. Χρησιμοποιούνται ως αναστολείς φλόγας, σε αφρούς πολυουρεθάνης, επενδυμένα έπιπλα, καθίσματα αυτοκινήτων και σε οικοδομικά υλικά. Η χρήση τους επιτρέπεται, παρόλο που τόσο το Σύστημα GHS των Ηνωμένων Εθνών, όσο και ο Κανονισμός CLP (EC) N^o 1272/2008, αναφέρονται συγκεκριμένα στα επικίνδυνα ή τοξικά τους χαρακτηριστικά. Ορισμένα από αυτά είναι:

• Φωσφορικό τρις(2-χλωροαιθύλιο) (TCEP). Προσβάλλει το αναπαραγωγικό σύστημα και είναι ύποπτο πρόκλησης καρκίνου
• Τριφωσφορικό χλωροπροπύλιο (TCPP). Είναι τοξικό σε περίπτωση κατάποσης και ύποπτο καρκινογόνων επιδράσεων εξαιτίας της βιοσυσσωρευτικής του ιδιότητας. Είναι καρκινογόνο για τα ζώα και ύποπτο πρόκλησης καρκίνου στον άνθρωπο. Είναι επίσης πολύ τοξικό  για τους υδρόβιους οργανισμούς.
• Φωσφορικό τριφαινύλιο (TPP). Είναι πολύ τοξικό  για τους υδρόβιους οργανισμούς.
• Φωσφορικό τρικρεσύλιο (TKP).  Όλα τα ισομερή του είναι νευροτοξικά.  Μπορεί να προκαλέσει καθυστερημένα συμπτώματα κοιλιακού άλγους, εμετού και διάρροιας και μακροπρόθεσμα νευρολογικά συμπτώματα παράλυσης, ζάλης, κεφαλαλγίας, κόπωσης, αύξησης παλμών, δύσπνοιας, πόνου των αρθρώσεων και των μυών.

Αζωτούχα

Τα αζωτούχα πυροπροστατευτικά υλικά είναι χημικές ενώσεις μελαμίνης και ουρίας, που χρησιμοποιούνται κυρίως σε αφρούς πολυουρεθάνης, πολυαμίδια, επενδύσεις καλωδίων και μεμβράνες.

Ανόργανα

Τα κυριότερα από τα ανόργανα πυροπροστατευτικά υλικά είναι:

• Υδροξείδιο του αλουμινίου [Al(OH)₃]. Είναι το πιο γνωστό παγκόσμια πυροπροστατευτικό υλικό.  Προκαλεί ψύξη  και αραίωση των αερίων με  διάσπαση νερού. Καταστέλλει τα καυσαέρια, πρέπει όμως να προστίθεται σε μεγάλες ποσότητες. Είναι φιλικό προς το περιβάλλον και ακίνδυνο για την υγεία.
• Υδροξείδιο του Μαγνησίου [Mg(OH)₂. Είναι ορυκτό πυροπροστατευτικό. Έχει την ίδια δράση με το υδροξείδιο του αλουμινίου  και αντέχει σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Είναι ακίνδυνο.

• Θειικό αμμώνιο [(NH₄)₂SO₄] και φωσφορικό αμμώνιο [(NH₄)₃PO₄]. Απορροφούν το οξυγόνο της καύσης και δημιουργούν προστατευτικό στρώμα οξειδίων αζώτου και φωσφόρου, που διακόπτει την  αλυσιδωτή αντίδραση της. Είναι ακίνδυνα.
• Κόκκινος φώσφορος. Δημιουργεί επιφανειακό διογκούμενο στρώμα φωσφορικών και πολυφωσφορικών οξέων, που εμποδίζει την πρόσβαση οξυγόνου στη φωτιά. Είναι, σε αντίθεση με το φωσφορικό αμμώνιο, ακίνδυνος.
• Τριοξείδιο του αντιμονίου (Sb₂O₃). Δρα ως  συνεργιστικός παράγοντας, σε συνδυασμό με αλογονομένα πυροπροστατευτικά υλικά, πολλαπλασιάζοντας την αποδοτικότητά τους. Έχει όμως καταλυτική δράση στην παραγωγή διοξινών. Κατατάσσεται, από το Διεθνή Οργανισμό Ερευνών για τον  Καρκίνο (IARC), ως ύποπτο πρόκλησης καρκίνου.
• Υδράσβεστος. Είναι παραδοσιακό πυροπροστατευτικό υλικό, που χρησιμοποιήθηκε ιδιαίτερα για την προστασία ξύλινων δομικών στοιχείων στο Β΄ Παγκόσμιο πόλεμο. Δεσμεύει διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα και μετατρέπεται σε ανθρακικό ασβέστιο (CaCO₃). Εμποδίζει, ως βαφή, την πρόσβαση οξυγόνου.
• Βορικά άλατα. Έχουν χρήση παρασιτοκτόνων και μέσων πυροπροστασίας. Αποβάλλουν νερό, έχουν ψυκτική επίδραση και αραιώνουν τα καυσαέρια. Μπορούν να αντικαταστήσουν, ως συνεργιστικός παράγοντας, το επικίνδυνο τριοξείδιο του αντιμονίου.
• Ενώσεις βορίου. Χρησιμοποιούνται ευρύτατα, ιδιαίτερα ο βόρακας (τετραβορικό βάριο) και το βορικό οξύ (H₃BO₃), ως αντισηπτικά, συντηρητικά και πυροπροστατευτικά υλικά, καθώς και σε καλλυντικά και στη βιομηχανία τροφίμων, παρόλες τις επιφυλάξεις που έχουν διατυπωθεί (όπως π.χ. της Ομοσπονδιακής Υπηρεσίας Ασφάλειας Υγείας της Γερμανίας το 1983).

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Χημικών Προϊόντων (ECHA) συμπεριέλαβε, το 2010, το βορικό οξύ στον κατάλογο των ουσιών «που προκαλούν πολύ μεγάλη ανησυχία». Σύμφωνα με το Σύστημα GHS των Ηνωμένων Εθνών και την τροποποίηση του Κανονισμού REACH (EC) του 2009, το βορικό οξύ χαρακτηρίστηκε ως τοξικό για την αναπαραγωγή (περισσότερα).

Ο βόρακας (τετραβορικό νάτριο), χρησιμοποιείται ιδιαίτερα ως μυκητοκτόνο, εντομοκτόνο και για την πυροπροστασία του ξύλου. Σε μικρές ποσότητες δρα αντισηπτικά.

Τα αραιά διαλύματα, που χρησιμοποιούνται στο ξύλο, θεωρούνται ακίνδυνα, αφού μάλιστα δεν αποδεσμεύουν πτητικές εκπομπές. Η χρόνια επαφή μεγάλων ποσοτήτων βόρακα (κρυστάλλων, σκόνης και πυκνών διαλυμάτων) με το σώμα ή η κατάποση μπορεί να προκαλέσει αναστολές ή βλάβες στο αναπαραγωγικό σύστημα. Χαρακτηρίστηκε επίσης ως τοξικός για την αναπαραγωγή (περισσότερα).