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防火阻燃包裝紙技術(shù)研究

2007-12-05 00:00 來(lái)源:中華印刷包裝網(wǎng) 責(zé)編:中華印刷包裝網(wǎng)

早期的研究認(rèn)為,紙(紙板)在燃燒時(shí),火焰前的紙面熱解而產(chǎn)生氣體,由于空氣和這些氣體運(yùn)動(dòng)作用的結(jié)果,火焰沿著紙面運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散、蔓延,同時(shí)紙面被加熱到熱解溫度。但是近年來(lái)的研究證明,燃燒時(shí),紙面熱解而產(chǎn)生的氣體是在火焰的下面。由于氣體擴(kuò)散,使火焰蔓延出熱解區(qū),同時(shí)由于相中的熱傳導(dǎo)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(shí)燃燒速度很慢,離開(kāi)火源時(shí)能很快停止燃燒并自行熄滅。

由紙(紙板)的燃燒機(jī)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(huán)境中的氧,窒息火焰;降低燃燒區(qū)溫度或采用耐火纖維,阻止紙面熱解。上述目的一般都是通過(guò)加入化學(xué)藥品來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們把這種紙張具有阻燃功能的化學(xué)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(guò)下面幾種途徑達(dá)到阻燃目的。

吸熱效應(yīng):阻燃劑具有吸熱功能。利用阻燃在受熱時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)(此過(guò)程一般為吸熱反應(yīng)),通過(guò)阻燃劑吸收熱量以及熱分解產(chǎn)生不燃性揮發(fā)物的汽熱化,使紙及紙制品在受熱情況下溫度難以升高而阻止聚合物熱降解的發(fā)生,起到阻燃作用。

隔離效應(yīng):阻燃劑燃燒時(shí)能在紙制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(yīng):阻燃劑在燃燒溫度下分解產(chǎn)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范圍以下,以阻止燃燒的發(fā)生。

抑制效應(yīng):高聚物的燃燒主要是OH自由基連鎖反應(yīng),此類物質(zhì)具有與OH自由基反復(fù)反應(yīng)生成H2O的能力,結(jié)果抑制了產(chǎn)生自由基的連鎖反應(yīng)。

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(guò)火燃燒時(shí)發(fā)生如下反應(yīng):

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(dá)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(zhì)。這些物質(zhì)在高溫下并在紙(紙板)中燃燒時(shí)形成玻璃狀保護(hù)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?dú)猓∟H3),并伴有吸熱作用,從而達(dá)到窒息火焰、降低燃燒區(qū)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(shù)的手段還有很多,而對(duì)于紙制包裝品的防火阻燃則尚無(wú)成熟技術(shù)。如果采用防火紙板生產(chǎn)紙制包裝品,當(dāng)然能達(dá)到阻燃的目的。但一般包裝紙板采用防火紙板,在經(jīng)濟(jì)效益方面不可取。采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,F(xiàn)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(fù)鹽、霞石(NaOAL2O3SO2)、氣態(tài)氮、鹵素衍生物、凈化等。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(yè)的生產(chǎn)要求。

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