Cuando se quema papel (o cartón), la superficie del papel inmediatamente delante de la llama sufre pirólisis para generar gases; debido a la difusión del gas, la llama se propaga más allá de la zona de pirólisis, mientras que la conducción de calor simultánea dentro del material calienta las superficies de papel adyacentes a su temperatura de pirólisis. El retardo de llama se refiere a la capacidad de un material de arder muy lentamente cuando se expone a una fuente de ignición y de dejar de arder y autoextinguirse rápidamente una vez que se retira la fuente de ignición.
Para impartir-propiedades retardantes de llama al papel (o cartón), se requiere un enfoque triple-: aislar la superficie del papel de la llama para evitar la combustión y la propagación de la llama por toda la superficie; reducir o agotar el suministro de oxígeno en el entorno de combustión para sofocar la llama; y reducir la temperatura dentro de la zona de combustión-o utilizar-fibras resistentes al fuego-para inhibir la pirólisis de la superficie del papel.
Estos objetivos normalmente se logran mediante la adición de agentes químicos conocidos como retardantes de llama. Los retardantes de llama logran su propósito a través de varios mecanismos, incluidos efectos endotérmicos, efectos de aislamiento, efectos de dilución y efectos de inhibición. En condiciones de combustión, los retardantes de llama a base de fósforo-generan compuestos volátiles de fósforo y ácido fosfórico; estas sustancias actúan en forma gaseosa para diluir las concentraciones de oxígeno y gases combustibles, mientras que el ácido fosfórico se transforma en ácido metafosfórico y ácido poli-metafosfórico, formando una película protectora polimérica no-volátil sobre la fase sólida en llamas. Los retardantes de llama a base de halógenos- se someten a descomposición térmica durante la combustión para producir haluros de hidrógeno; Estos compuestos eliminan los radicales libres generados por la degradación del polímero, retrasando o interrumpiendo así la reacción en cadena de combustión. Además, como gases no-inflamables, los haluros de hidrógeno pueden formar una barrera de alta-concentración en la superficie del papel y los productos de papel, aislándolos eficazmente del aire. La acción retardante de llama-de los boratos se debe principalmente a su capacidad para formar una capa intumescente inorgánica y vítrea; este recubrimiento promueve la formación de carbón, dificulta el escape de sustancias combustibles volátiles y sufre deshidratación a altas temperaturas-proporcionando así efectos de enfriamiento endotérmico, formación de espuma y dilución-combustible. Tras la descomposición térmica durante la combustión, los compuestos a base de nitrógeno-liberan gases como N₂, CO y NH₃, interrumpiendo así el suministro de oxígeno. Los retardantes de llama inorgánicos-como el hidróxido de aluminio (trihidrato de aluminio)-liberan vapor de agua tras la descomposición térmica; este vapor diluye los gases combustibles al mismo tiempo que proporciona un efecto de enfriamiento y también facilita la formación de una capa carbonizada que recubre la superficie del producto de papel. Al calentarse, el hidróxido de magnesio sufre descomposición térmica, liberando agua cristalina y absorbiendo calor; El óxido de magnesio estable producido por esta descomposición forma una capa protectora sobre la superficie de los materiales combustibles, proporcionando así aislamiento térmico, mientras que el vapor de agua generado reduce la concentración de sustancias combustibles dentro de la zona de combustión en fase gas-.
