Når papir (eller pap) brænder, gennemgår papiroverfladen umiddelbart foran flammen pyrolyse for at generere gasser; på grund af gasdiffusion spredes flammen ud over pyrolysezonen, mens samtidig varmeledning i materialet opvarmer tilstødende papiroverflader til deres pyrolysetemperatur. Flammehæmning refererer til et materiales evne til at brænde meget langsomt, når det udsættes for en antændelseskilde, og til at ophøre med at brænde og selvslukke hurtigt, når antændelseskilden er fjernet.
For at give papir (eller karton) flammehæmmende egenskaber, kræves der en tre-tilgang: isolering af papiroverfladen fra flammen for at forhindre forbrænding og flammespredning over overfladen; reducere eller udtømme iltforsyningen i forbrændingsmiljøet for at kvæle flammen; og sænkning af temperaturen i forbrændingszonen-eller brug af ild-bestandige fibre-for at hæmme pyrolysen af papiroverfladen.
Disse mål opnås typisk gennem tilsætning af kemiske midler kendt som flammehæmmere. Flammehæmmere opnår deres formål gennem forskellige mekanismer, herunder endotermiske effekter, isolationseffekter, fortyndingseffekter og hæmmende effekter. Under forbrændingsforhold genererer fosfor-baserede flammehæmmere flygtige fosforforbindelser og fosforsyre; disse stoffer virker i gasform for at fortynde koncentrationerne af oxygen og brændbare gasser, mens fosforsyren omdannes til metaphosphorsyre og poly-metaphosphorsyre, og danner en ikke-flygtig polymer beskyttende film over den brændende faste fase. Halogen-baserede flammehæmmere gennemgår termisk nedbrydning under forbrænding for at producere hydrogenhalogenider; disse forbindelser opfanger frie radikaler dannet ved polymernedbrydning og forsinker derved eller afbryder forbrændingskædereaktionen. Derudover kan hydrogenhalogenider, som ikke-brændbare gasser, danne en høj-koncentrationsbarriere på overfladen af papir og papirprodukter, hvilket effektivt isolerer dem fra luften. Boraters flammehæmmende virkning{11} stammer primært fra deres evne til at danne en glasagtig, uorganisk opsvulmende belægning; denne belægning fremmer kuldannelse, forhindrer undslip af flygtige brændbare stoffer og undergår dehydrering ved høje temperaturer-og giver derved endotermisk afkøling, skummende og brændbare-fortyndingseffekter. Ved termisk nedbrydning under forbrænding frigiver nitrogen-baserede forbindelser gasser som N₂, CO og NH₃, hvorved ilttilførslen afbrydes. Uorganiske flammehæmmere-såsom aluminiumhydroxid (aluminiumtrihydrat)-frigiver vanddamp ved termisk nedbrydning; denne damp fortynder brændbare gasser, samtidig med at den giver en kølende effekt og letter også dannelsen af et karboniseret lag, der coater papirproduktets overflade. Ved opvarmning gennemgår magnesiumhydroxid termisk nedbrydning, frigiver krystalvand og absorberer varme; det stabile magnesiumoxid, der produceres ved denne nedbrydning, danner et beskyttende lag over overfladen af brændbare materialer og giver derved varmeisolering, mens den genererede vanddamp reducerer koncentrationen af brændbare stoffer i gas{20}}faseforbrændingszonen.
