大家好，我是老臺

造紙術(shù)是中國古代四大發(fā)明之一，經(jīng)過約2000年的發(fā)展，紙制品在日常生活中已經(jīng)隨處可見，在包裝材料、建筑材料、工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

紙制品極易燃燒，歷史上也發(fā)生過很多因紙制品燃燒引起的重大火災(zāi)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，對紙制品進(jìn)行阻燃處理變得非常有必要。

那么

紙制品的阻燃解決方案究竟有哪些

其實關(guān)于紙制品的阻燃最早可追述到19世紀(jì)，早期采用的阻燃劑多為硅酸鹽、硫酸銨、磷酸銨等無機(jī)鹽。近年來，隨著紙制品的應(yīng)用范圍不斷拓寬，聚磷酸銨、氰胺及其衍生物、磷酸胍及胍鹽等阻燃劑也逐漸投入應(yīng)用。

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早期的無機(jī)鹽阻燃劑效果其實并不持久，尤其是在遇到水或者長時間暴露在潮濕的環(huán)境下，但由于其價格便宜，目前仍然應(yīng)用于一些阻燃要求不高的紙制品。

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到今天，紙制品的阻燃解決方案相比古代已經(jīng)有很大的進(jìn)步。在介紹現(xiàn)代紙制品阻燃解決方案之前，我們先來了解下紙制品的加工過程。

雖然現(xiàn)代紙制品阻燃解決方案有很多，但在實際生產(chǎn)中也僅有幾種方案得到了應(yīng)用：

1、采用不燃性或難燃性的造紙原料

這類原料含有石棉、礦棉、玻璃纖維等無機(jī)纖維，經(jīng)過特殊的造紙工藝，制成不燃性或者難燃性紙張。當(dāng)然，這種紙張受限于強(qiáng)度低、成本高、使用面窄等各種缺點，并沒有得到廣泛的應(yīng)用。

2、打漿過程中添加不溶于水的阻燃劑

打漿過程中將阻燃劑與其他造紙助劑一起加入到紙漿中。該方法可將阻燃劑均勻的分散在紙張中，阻燃效果好，生產(chǎn)時不需改變原有的造紙設(shè)備，工藝也只需很小的改進(jìn)。

采用的阻燃劑一般是不溶于水的。例如，氫氧化鋁，ATH一部分會結(jié)合到纖維素纖維主體上，另一部分作為填料形成耐水性阻燃制品，因此用量很大（一般30%-60%）。這種阻燃劑還具有增白、提高熱穩(wěn)定性和印刷性能等優(yōu)點。而氯化石蠟和三氧化二銻阻燃體系，則由于其具有一定毒性，限制了其使用范圍。

對于水溶性阻燃劑，如APP等，可在抄紙過程中含水量為5%-10%時再加入，避免阻燃劑額損失。

3、用阻燃劑水溶液/水分散液對原紙浸漬

受紙張厚度的影響，阻燃劑的添加量通常在10-20g/m2，采用方法二時會受一定限制，而采用浸漬法則不受這種限制。這種方法在造紙設(shè)備之外進(jìn)行處理，變化范圍比較大，處理時間短，操作方便，適用于各類原料紙張、裝飾紙、壁紙、建筑用紙等。

紙制品的阻燃浸漬處理方法與木材相似。阻燃劑一般配置成10%-20%的水溶液，添加一定量滲透劑，一段時間后取出、干燥、平整，得到阻燃紙制品。

浸漬處理的阻燃劑，大多采用磷酸銨、水溶性聚磷酸銨。近年來，經(jīng)常采用的還包括磷酸胍、氨基磺后，但紙張易吸潮，且手感性不好。

4、將阻燃溶液覆蓋在紙張表面

該方法也叫涂覆法，即采用阻燃劑水溶液或阻燃劑分散液刷涂、噴涂于紙張表面。該方法能節(jié)省阻燃劑的用量，操作方便，但對于厚的紙張只能做到表面阻燃，這對于紙張的整體阻燃是不利的。

通常在涂覆法中，阻燃劑與膠黏劑共同使用，可以提升紙制品的強(qiáng)度，耐磨防潮。

5、施膠壓榨時壓入阻燃劑

在打漿調(diào)料操作時，加入一定量的膠料和沉淀劑進(jìn)入施膠，在施膠前表面撒上阻燃劑，然后將它壓入到紙內(nèi)。施膠的附著量有限，所以這種阻燃處理效果不太好，此方法也僅適用于具有施膠壓榨裝置的造紙機(jī)械。

它可以在短時間內(nèi)制得樣品，從而進(jìn)行小批量生產(chǎn)。同時可以用最少的阻燃劑用量達(dá)到阻燃目的，且額外費用不高。

目前，我國大多數(shù)采用浸漬法和涂覆法進(jìn)行紙制品的阻燃處理，而需要阻燃的紙制品在經(jīng)過阻燃處理后還遠(yuǎn)不夠，還需要對其阻燃性能進(jìn)行測試。那么

紙制品的阻燃性能如何來測試

我們知道，阻燃塑料的測試有多種測試方法，每種方法側(cè)重點均不同，但結(jié)合起來就能得到綜合評價，阻燃紙制品也是如此。通常有以下幾種測試方法：

1、垂直燃燒試驗

將紙制品垂直的懸掛在試樣架上，規(guī)定的條件下，試樣與火焰接觸，根據(jù)燒毀長度、續(xù)燃時間、陰燃時間來測試其阻燃性能。

該方法適用于厚度小于1.6mm的紙制品，樣品尺寸為21cm*7cm，點火12s，測定試樣的余暉時間和炭化長度。當(dāng)試樣的平均炭化長度小于或等于11.5cm時，認(rèn)為是合格產(chǎn)品。

相關(guān)的參照標(biāo)準(zhǔn)為美國紙漿與造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)：TAPPI T461 OM-84《阻燃處理紙與紙板的燃燒試驗方法》、中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14656-93《阻燃紙與紙板燃燒試驗方法》、日本JIS A1321《建筑物內(nèi)裝飾材料的難燃性方法和實驗程序》。

2、斜面燃燒試驗

斜面燃燒是在一定規(guī)格的燃燒箱內(nèi)進(jìn)行。試樣與水平面呈一定角度（通常為45°），由底邊向上燃燒。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參考日本JIS A1322《建筑用薄形材料的難燃性試驗方法》和JIS Z2150《薄型材料的防火性能的試驗方法（45°斜面法）》。

3、氧指數(shù)的測定

氧指數(shù)的測定在研制阻燃紙制品中是十分有效的工具，它可以提供定量數(shù)字供篩選阻燃劑配方。在某些國內(nèi)外的紙制品的標(biāo)準(zhǔn)中提出了阻燃級別與氧指數(shù)的關(guān)系。

日本 JIS D 1201標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了汽車內(nèi)部采用的有機(jī)材料燃燒性能測試中規(guī)定的試件氧指數(shù)值：阻燃1級>30；阻燃2級>27；阻燃3級<27。

4、熱分析技術(shù)

熱分析技術(shù)在紙制品的阻燃性能測試中，雖然不能做到定量分析，但是給出的結(jié)論對于阻燃機(jī)理的研究及配方改進(jìn)是有益的。

讀完本篇介紹，相信你對現(xiàn)代紙制品阻燃解決方案和阻燃性能測試已經(jīng)有了更進(jìn)一步的了解了吧。

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