Ketika kertas (atau karton) terbakar, permukaan kertas tepat di depan nyala api mengalami pirolisis untuk menghasilkan gas; karena difusi gas, nyala api menyebar melampaui zona pirolisis, sementara konduksi panas secara simultan di dalam material memanaskan permukaan kertas yang berdekatan hingga suhu pirolisisnya. Keterlambatan nyala mengacu pada kemampuan bahan untuk terbakar dengan sangat lambat ketika terkena sumber penyulut, dan berhenti terbakar serta-padam dengan cepat setelah sumber penyulut dihilangkan.
Untuk memberikan sifat-tahan api pada kertas (atau karton), diperlukan tiga-pendekatan: mengisolasi permukaan kertas dari nyala api untuk mencegah pembakaran dan penyebaran api ke seluruh permukaan; mengurangi atau menghabiskan pasokan oksigen di lingkungan pembakaran untuk memadamkan api; dan menurunkan suhu di dalam zona pembakaran-atau memanfaatkan-serat tahan api-untuk menghambat pirolisis permukaan kertas.
Tujuan-tujuan ini biasanya dicapai melalui penambahan bahan kimia yang dikenal sebagai penghambat api. Flame retardants mencapai tujuannya melalui berbagai mekanisme, termasuk efek endotermik, efek isolasi, efek pengenceran, dan efek penghambatan. Dalam kondisi pembakaran, penghambat api berbahan dasar fosfor-menghasilkan senyawa fosfor dan asam fosfat yang mudah menguap; zat-zat ini bertindak dalam bentuk gas untuk mengencerkan konsentrasi oksigen dan gas yang mudah terbakar, sedangkan asam fosfat berubah menjadi asam metafosfat dan asam poli-metafosfat, membentuk lapisan pelindung polimer yang tidak mudah menguap di atas fase padat yang terbakar. Bahan penghambat api berbasis halogen-mengalami dekomposisi termal selama pembakaran untuk menghasilkan hidrogen halida; senyawa ini menangkap radikal bebas yang dihasilkan oleh degradasi polimer, sehingga menunda atau mengganggu reaksi berantai pembakaran. Selain itu, sebagai gas yang tidak mudah terbakar, hidrogen halida dapat membentuk penghalang konsentrasi tinggi pada permukaan kertas dan produk kertas, sehingga secara efektif mengisolasinya dari udara. Sifat borat yang tahan api terutama berasal dari kemampuannya membentuk lapisan intumescent anorganik seperti kaca; lapisan ini mendorong pembentukan arang, menghalangi keluarnya zat mudah terbakar yang mudah menguap, dan mengalami dehidrasi pada suhu tinggi-sehingga memberikan efek pendinginan endotermik, pembentukan busa, dan pengenceran-mudah terbakar. Setelah dekomposisi termal selama pembakaran, senyawa berbasis nitrogen melepaskan gas seperti N₂, CO, dan NH₃, sehingga mengganggu pasokan oksigen. Bahan penghambat api anorganik-seperti aluminium hidroksida (aluminium trihidrat)-melepaskan uap air setelah dekomposisi termal; uap ini mengencerkan gas yang mudah terbakar sekaligus memberikan efek pendinginan, dan juga memfasilitasi pembentukan lapisan karbonisasi yang melapisi permukaan produk kertas. Saat dipanaskan, magnesium hidroksida mengalami dekomposisi termal, melepaskan air kristal dan menyerap panas; magnesium oksida stabil yang dihasilkan oleh penguraian ini membentuk lapisan pelindung di atas permukaan bahan yang mudah terbakar, sehingga memberikan isolasi termal, sedangkan uap air yang dihasilkan mengurangi konsentrasi zat yang mudah terbakar di dalam zona pembakaran fase gas.
