纸制品的阻燃解决方案及阻燃性能测试介绍

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2018-02-03 环球过滤分离技术网

纸制品的阻燃解决方案究竟有哪些

       其实关于纸制品的阻燃最早可追述到19世纪，早期采用的阻燃剂多为硅酸盐、硫酸铵、磷酸铵等无机盐。近年来，随着纸制品的应用范围不断拓宽，聚磷酸铵、氰胺及其衍生物、磷酸胍及胍盐等阻燃剂也逐渐投入应用。

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[size=17.7231px]早期的无机盐阻燃剂效果其实并不持久，尤其是在遇到水或者长时间暴露在潮湿的环境下，但由于其价格便宜，目前仍然应用于一些阻燃要求不高的纸制品。

到今天，纸制品的阻燃解决方案相比古代已经有很大的进步。

虽然现代纸制品阻燃解决方案有很多，但在实际生产中也仅有几种方案得到了应用：

1、采用不燃性或难燃性的造纸原料

这类原料含有石棉、矿棉、玻璃纤维等无机纤维，经过特殊的造纸工艺，制成不燃性或者难燃性纸张。当然，这种纸张受限于强度低、成本高、使用面窄等各种缺点，并没有得到广泛的应用。

2、打浆过程中添加不溶于水的阻燃剂

打浆过程中将阻燃剂与其他造纸助剂一起加入到纸浆中。该方法可将阻燃剂均匀的分散在纸张中，阻燃效果好，生产时不需改变原有的造纸设备，工艺也只需很小的改进。

采用的阻燃剂一般是不溶于水的。例如，氢氧化铝，ATH一部分会结合到纤维素纤维主体上，另一部分作为填料形成耐水性阻燃制品，因此用量很大（一般30%-60%）。这种阻燃剂还具有增白、提高热稳定性和印刷性能等优点。而氯化石蜡和三氧化二锑阻燃体系，则由于其具有一定毒性，限制了其使用范围。

对于水溶性阻燃剂，如APP等，可在抄纸过程中含水量为5%-10%时再加入，避免阻燃剂额损失。

3、用阻燃剂水溶液/水分散液对原纸浸渍

受纸张厚度的影响，阻燃剂的添加量通常在10-20g/m2，采用方法二时会受一定限制，而采用浸渍法则不受这种限制。这种方法在造纸设备之外进行处理，变化范围比较大，处理时间短，操作方便，适用于各类原料纸张、装饰纸、壁纸、建筑用纸等。

纸制品的阻燃浸渍处理方法与木材相似。阻燃剂一般配置成10%-20%的水溶液，添加一定量渗透剂，一段时间后取出、干燥、平整，得到阻燃纸制品。

浸渍处理的阻燃剂，大多采用磷酸铵、水溶性聚磷酸铵。近年来，经常采用的还包括磷酸胍、氨基磺后，但纸张易吸潮，且手感性不好。

4、将阻燃溶液覆盖在纸张表面

该方法也叫涂覆法，即采用阻燃剂水溶液或阻燃剂分散液刷涂、喷涂于纸张表面。该方法能节省阻燃剂的用量，操作方便，但对于厚的纸张只能做到表面阻燃，这对于纸张的整体阻燃是不利的。

通常在涂覆法中，阻燃剂与胶黏剂共同使用，可以提升纸制品的强度，耐磨防潮。

5、施胶压榨时压入阻燃剂

在打浆调料操作时，加入一定量的胶料和沉淀剂进入施胶，在施胶前表面撒上阻燃剂，然后将它压入到纸内。施胶的附着量有限，所以这种阻燃处理效果不太好，此方法也仅适用于具有施胶压榨装置的造纸机械。

它可以在短时间内制得样品，从而进行小批量生产。同时可以用最少的阻燃剂用量达到阻燃目的，且额外费用不高。

目前，我国大多数采用浸渍法和涂覆法进行纸制品的阻燃处理，而需要阻燃的纸制品在经过阻燃处理后还远不够，还需要对其阻燃性能进行测试。那么

纸制品的阻燃性能如何来测试

我们知道，阻燃塑料的测试有多种测试方法，每种方法侧重点均不同，但结合起来就能得到综合评价，阻燃纸制品也是如此。通常有以下几种测试方法：

1、垂直燃烧试验

将纸制品垂直的悬挂在试样架上，规定的条件下，试样与火焰接触，根据烧毁长度、续燃时间、阴燃时间来测试其阻燃性能。

该方法适用于厚度小于1.6mm的纸制品，样品尺寸为21cm*7cm，点火12s，测定试样的余晖时间和炭化长度。当试样的平均炭化长度小于或等于11.5cm时，认为是合格产品。

相关的参照标准为美国纸浆与造纸工业技术协会标准：TAPPI T461 OM-84《阻燃处理纸与纸板的燃烧试验方法》、中国标准GB/T 14656-93《阻燃纸与纸板燃烧试验方法》、日本JIS A1321《建筑物内装饰材料的难燃性方法和实验程序》。

2、斜面燃烧试验

斜面燃烧是在一定规格的燃烧箱内进行。试样与水平面呈一定角度（通常为45°），由底边向上燃烧。

相关标准参考日本JIS A1322《建筑用薄形材料的难燃性试验方法》和JIS Z2150《薄型材料的防火性能的试验方法（45°斜面法）》。

3、氧指数的测定

氧指数的测定在研制阻燃纸制品中是十分有效的工具，它可以提供定量数字供筛选阻燃剂配方。在某些国内外的纸制品的标准中提出了阻燃级别与氧指数的关系。

日本 JIS D 1201标准中规定了汽车内部采用的有机材料燃烧性能测试中规定的试件氧指数值：阻燃1级>30；阻燃2级>27；阻燃3级<27。

4、热分析技术

热分析技术在纸制品的阻燃性能测试中，虽然不能做到定量分析，但是给出的结论对于阻燃机理的研究及配方改进是有益的。

来源：塑道学院

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