防火包裝紙的科學原理

印刷公司 早期的研究認為，紙（紙板）在燃燒時，火焰前的紙面熱解而產生氣體，由於空氣和這些氣體運動作用的結果，火焰沿著紙面運動、擴散、蔓延，同時紙面被加熱到熱解溫度。但是近年來的研究證明，燃燒時，紙面熱解而產生的氣體是在火焰的下面。 由於氣體擴散，使火焰蔓延出熱解區，同時由於相中的熱傳導而把鄰近的紙面加熱到熱解溫度，這就是紙（紙箱）的燃燒原理。阻燃性是指材料在接觸火源時燃燒速度很慢，離開火源時能很快停止燃燒並自行熄滅。              

由紙（紙板）的燃燒機理可以看出，要賦予紙（紙板）以防火阻燃性，必須從以下三方面入手：隔離紙面和火焰，阻止火焰在紙面燃燒、蔓延；降低或消耗燃燒環境中的氧，窒息火焰；降低燃燒區溫度或採用耐火纖維，阻止紙面熱解。上述目的一般都是通過加入化學藥品來實現。 我們把這種紙張具有阻燃功能的化學藥品稱為阻燃劑。 比較常用的阻燃元素有鹵素、磷、硼、氮、鋁等。 阻燃劑一般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 自由基反復反應生成H2O的能力，結果抑制了產生自由基的連鎖反應 包裝盒。

               

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，而對於紙製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製包裝品，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製包裝品防火阻燃性，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、水溶性基複鹽、霞石（NaOAL2O3SO2）、氣態氮、鹵素衍生物、淨化等。在眾多的阻燃劑中，阻燃劑既能賦予紙製包裝品以防火阻燃性，又能適合紙製包裝業的生產要求 貼紙印刷。