Quando o papel (ou papelão) queima, a superfície do papel imediatamente à frente da chama sofre pirólise para gerar gases; devido à difusão do gás, a chama se espalha além da zona de pirólise, enquanto a condução simultânea de calor dentro do material aquece as superfícies de papel adjacentes à sua temperatura de pirólise. O retardamento de chama refere-se à capacidade de um material queimar muito lentamente quando exposto a uma fonte de ignição e parar de queimar e se auto{1}}extinguir rapidamente quando a fonte de ignição for removida.
Para conferir propriedades{0}}retardadoras de chama ao papel (ou papelão), é necessária uma abordagem-em três frentes: isolar a superfície do papel da chama para evitar a combustão e a propagação da chama pela superfície; reduzir ou esgotar o fornecimento de oxigénio no ambiente de combustão para abafar a chama; e redução da temperatura dentro da zona de combustão-ou utilização de-fibras resistentes ao fogo-para inibir a pirólise da superfície do papel.
Estes objectivos são normalmente alcançados através da adição de agentes químicos conhecidos como retardadores de chama. Os retardadores de chama atingem o seu propósito através de vários mecanismos, incluindo efeitos endotérmicos, efeitos de isolamento, efeitos de diluição e efeitos de inibição. Sob condições de combustão, os retardadores de chama à base de fósforo geram compostos voláteis de fósforo e ácido fosfórico; essas substâncias atuam na forma gasosa para diluir as concentrações de oxigênio e gases combustíveis, enquanto o ácido fosfórico se transforma em ácido metafosfórico e ácido poli-metafosfórico, formando uma película protetora polimérica não{4}}volátil sobre a fase sólida em combustão. Os retardadores de chama à base de halogênio- sofrem decomposição térmica durante a combustão para produzir haletos de hidrogênio; esses compostos eliminam os radicais livres gerados pela degradação do polímero, atrasando ou interrompendo assim a reação em cadeia de combustão. Além disso, como gases não{8}}inflamáveis, os haletos de hidrogênio podem formar uma barreira de alta-concentração na superfície do papel e dos produtos de papel, isolando-os efetivamente do ar. A ação-retardadora de chama dos boratos decorre principalmente de sua capacidade de formar um revestimento intumescente inorgânico e vítreo; esse revestimento promove a formação de carvão, impede o escape de substâncias combustíveis voláteis e sofre desidratação em altas temperaturas-proporcionando, assim, resfriamento endotérmico, formação de espuma e efeitos de diluição-de combustível. Após a decomposição térmica durante a combustão, os compostos à base de nitrogênio liberam gases como N₂, CO e NH₃, interrompendo assim o fornecimento de oxigênio. Retardantes de chama inorgânicos-como hidróxido de alumínio (tri-hidrato de alumínio)-liberam vapor de água após decomposição térmica; esse vapor dilui os gases combustíveis ao mesmo tempo que proporciona um efeito de resfriamento e também facilita a formação de uma camada carbonizada que reveste a superfície do produto de papel. Ao ser aquecido, o hidróxido de magnésio sofre decomposição térmica, liberando água cristalina e absorvendo calor; o óxido de magnésio estável produzido por esta decomposição forma uma camada protetora sobre a superfície dos materiais combustíveis, proporcionando assim isolamento térmico, enquanto o vapor de água gerado reduz a concentração de substâncias combustíveis dentro da zona de combustão da fase gasosa.
