概述
一般可通過下面幾種途徑達到阻燃目的。吸熱效應:阻燃劑具有吸熱功能。利用阻燃在受熱時發生分解反應(此過程一般為吸熱反應),通過阻燃劑吸收熱量以及熱分解產生不燃性揮發物的汽熱化,使紙及紙製品在受熱情況下溫度難以升高而阻止聚合物熱降解的發生,起到阻燃作用。
隔離效應:阻燃劑燃燒時能在紙製品表面形成一層隔離層,起到阻止熱傳遞、降低可燃性氣體釋放量和隔絕氧氣的作用。
稀釋效應:阻燃劑在燃燒溫度下分解產生大量不燃性氣體,如水、二氧化碳、氨氣等。這些不燃性氣體將可燃性氣體濃度稀釋到可燃濃度範圍以下,以阻止燃燒的發生。
抑制效應:高聚物的燃燒主要是OH 自由基連鎖反應,此類物質具有與OH 自由基反覆反應生成H2O的能力,結果抑制了產生自由基的連鎖反應。
如用NaHCO3 溶液、K2CO3 溶液、N2S2O6·2H2O 溶液浸漬紙(紙板)而賦予其防火性,其過火燃燒時發生如下反應:
2NaHCO3→H2O↑+2Na+2CO2↑
K2CO3→CO2↑+K2O
N2S2O6→N2S4O4+H2O↑→SO2↑
釋放出水汽、CO2、SO2、等不能燃燒的氣體,可以達到室息火焰的作用;如在紙(紙板)中添加硼砂、硼酸、水玻璃等物質。這些物質在高溫下並在紙(紙板)中燃燒時形成玻璃狀保護層,從而隔離紙面與火焰,阻止火焰在紙面燃燒、蔓延;如在紙(紙板)中添加銨鹽分解釋放出不能燃燒的氮氣(NH3),並伴有吸熱作用,從而達到窒息火焰、降低燃燒區及周圍空氣溫度的目的。賦予紙(紙板)以防火阻燃性的方法和技術的手段還有很多,而對於紙制包裝品的防火阻燃則尚無成熟技術。如果採用防火紙板生產紙制包裝品,當然能達到阻燃的目的。但一般包裝紙板採用防火紙板,在經濟效益方面不可取。採用普通包裝紙板賦予紙制包裝品防火阻燃性,最方便有效的方法是在膠粘劑中添加阻燃劑。現在已知的阻燃劑有很多種,除前面提到的以外,還有鹽、水溶性基復鹽、霞石(NaOAL2O3SO2)、氣態氮、鹵素衍生物、淨化等。在眾多的阻燃劑中,阻燃劑既能賦予紙制包裝品以防火阻燃性,又能適合紙制包裝業的生產要求。
實現阻燃的技術途徑
浸漬法:該方法適用於水溶性阻燃劑。把水溶性阻燃劑配成溶液,浸漬到紙中,經加熱乾燥後即可製得難燃紙。該方法得到的阻燃紙耐水性差,吸潮性強,紙的強度下降顯著,易發黃變硬。浸漬法要求紙張具有相當高的吸水性和濕強度指標,最好是浸漬皺紋紙、棉纖維紙、合成纖維紙和無紡織物。紙張在表面施膠機上或染紙機上就可完成浸漬。塗布法:該方法適用於不溶或難溶的阻燃劑。把阻燃劑粉料均勻分散在某種膠粘劑中,製成乳狀塗料,然後用塗布的方法把塗料塗在紙的表面上,經加熱乾燥即可得到塗布型阻燃紙。該方法的優點是阻燃劑大部分集中在紙的表面,對紙的物理性能影響也較小,特別是對需要塗布的加工紙而言,只需在塗料巾加入阻燃劑就可以了,該方法可在塗布機上完成。為取得良好的阻燃效果,阻燃劑以粒小且均勻的為好。該方法的缺點是阻燃效果不理想。
內添法:該方法適用與水不溶性阻燃劑,將阻燃劑與其它填料一起添加到紙漿中去,然後抄造成紙。添加部位比較靈活,從打漿機至流漿箱或圓網槽之間的任何部位都可加入,只要能夠保證其在漿料中均勻分散就可以了。與其它填料類似,漿料的PH值在4.5-5.0之間,其在紙中的留著率很高。該方法的優點是適用於各種紙的生產,工藝操作簡單,阻燃劑在紙中的分布比較均勻,故紙的阻燃功能比較均一。缺點是阻燃劑流失比較嚴重,一般阻燃劑的留著率達80%就非常不容易了。解決流失問題的最好辦法是使用合適的助流劑,該法用於生產防火紙板或高定量紙張時效果更好。