Когда бумага (или картон) горит, поверхность бумаги непосредственно перед пламенем подвергается пиролизу с образованием газов; за счет диффузии газа пламя распространяется за пределы зоны пиролиза, а одновременная теплопроводность внутри материала нагревает прилегающие поверхности бумаги до температуры пиролиза. Под огнестойкостью понимается способность материала очень медленно гореть при воздействии источника возгорания, а также прекращать горение и само-быстро затухать после удаления источника возгорания.
Чтобы придать бумаге (или картону) огнезащитные свойства,-требуется трехсторонний-подход: изоляция поверхности бумаги от пламени для предотвращения возгорания и распространения пламени по поверхности; уменьшение или истощение запаса кислорода в среде горения для подавления пламени; и снижение температуры в зоне горения-или использование огнестойких-волокон-для предотвращения пиролиза поверхности бумаги.
Эти цели обычно достигаются за счет добавления химических веществ, известных как антипирены. Антипирены достигают своей цели посредством различных механизмов, включая эндотермические эффекты, эффекты изоляции, эффекты разбавления и эффекты ингибирования. В условиях горения антипирены на основе фосфора- выделяют летучие соединения фосфора и фосфорную кислоту; эти вещества действуют в газообразной форме, разбавляя концентрации кислорода и горючих газов, а фосфорная кислота превращается в метафосфорную кислоту и поли-метафосфорную кислоту, образуя не-полимерную защитную пленку над горящей твердой фазой. Антипирены на основе галогенов- подвергаются термическому разложению во время горения с образованием галогеноводорода; эти соединения улавливают свободные радикалы, образующиеся в результате деградации полимера, тем самым задерживая или прерывая цепную реакцию горения. Кроме того, галогеноводороды, будучи негорючими газами, могут образовывать барьер высокой-концентрации на поверхности бумаги и бумажных изделий, эффективно изолируя их от воздуха. Огнезащитное действие боратов обусловлено прежде всего их способностью образовывать стекловидное неорганическое вспучивающееся покрытие; это покрытие способствует образованию угля, препятствует испарению летучих горючих веществ и подвергается обезвоживанию при высоких температурах,-обеспечивая тем самым эндотермическое охлаждение, вспенивание и эффект-разбавления горючих веществ. При термическом разложении во время горения соединения на основе азота- выделяют газы, такие как N₂, CO и NH₃, тем самым прерывая подачу кислорода. Неорганические антипирены,-такие как гидроксид алюминия (тригидрат алюминия)-выделяют водяной пар при термическом разложении; этот пар разжижает горючие газы, одновременно обеспечивая охлаждающий эффект, а также способствует образованию карбонизированного слоя, покрывающего поверхность бумажного изделия. При нагревании гидроксид магния подвергается термическому разложению с выделением кристаллической воды и поглощением тепла; стабильный оксид магния, образующийся в результате этого разложения, образует защитный слой на поверхности горючих материалов, обеспечивая тем самым теплоизоляцию, а образующийся водяной пар снижает концентрацию горючих веществ в газовой -зоне горения.
