第三章 裝修材料防火性能試驗法之國際調和
第三節 五項試驗法之分析比較
本研究實驗項目計有 CNS 6532 表面試驗、CNS 6532 基材試驗、
ISO 5660 圓錐量熱儀(Cone Calorimeter)、ISO 5658 牆面火焰側向延 燒試驗、ISO 9705 房間火災試驗共五項，以下分別就各實驗項目之試 驗原理、試體尺寸、火害參數以及判定標準加以探討。
1.表面試驗 （CNS 6532）
此試驗法適用於檢測建築物室內裝修材料於火災初期之耐燃性 (lncombustibility)，測定裝修材料表面受到一般火災狀況之加熱所 表現之著火性、燃燒性及發煙性。將試材（22 ㎝×22 ㎝正方形）以副熱 源（液化石油氣 LPG）加熱 3 分鐘後，另以主熱源石英加熱管繼續加熱 3（7）分鐘，共加熱 6（10）分鐘（（）內時間表耐燃二級以上試驗之
時間），試體表面受熱之平均熱通量曲線如圖 3-4[18]14，此設計乃為模 擬材料在一般火災成長過程之受熱情形。
圖 3-4 CNS 6532 表面試驗試體表面之平均熱通量曲線
(資料來源：張凌昇，建築材料燃燒性之研究，國立交通大學，機械工程研究所碩 士論文，p.66，1994)
試驗期間可藉自動三筆紀錄器繪製排氣溫度曲線、試體背面空間 溫度曲線、發煙係數（CA）曲線，並根據該圖求其相關數值。加熱試驗 結束後，觀察並紀錄餘焰時間與背面有無龜裂情形發生。由各項紀錄 值依燃燒特性與耐燃性判定基準，加以評估耐燃性。
(1) CNS 6532 表面試驗耐燃級別判定
本試驗所評估主要燃燒特性有下列七項，分別表示試材之各項火 災性狀，需綜合評估以決定試材之耐燃級別。圖 3-5 為測試結果示意 圖：
14張凌昇，建築材料燃燒性之研究，國立交通大學，機械工程研究所碩士論文，p.66，1994
圖 3-5 CNS 6532 表面試驗測試結果示意圖
（資料來源：CNS 6532）
(a)「排氣溫度曲線」超過「標準溫度曲線」所經過之時間（tc）：
二線交點時間為試體表面受熱起火發熱所經之時間，用來表現著火性 或著火難易性、排氣溫度上升性及易燃性。tc越小，越易著火。在 CNS 6532 中規定，耐燃三級(或二級)材料之 tc應大於 3 分鐘，即 tc在開始 試驗後 3 分鐘內不得超過標準曲線。
(b)溫度時間面積(tdθ)：即試體排氣溫度曲線超過標準溫度曲線 (tc點)至加熱時間結束為止，該二曲線所圍成的面積（℃．min），利 用求積儀直接在紀錄紙上直接量取欲量測之面積，再乘上 25(℃．Min/
㎝2)，tdθ值用來表示材料之發熱性（Heat release），tdθ越大，發 熱量越大。在 CNS 6532 中規定，耐燃 3 級材料之 tdθ應在 350（℃．
min）以下，耐燃 2 級材料之 tdθ應在 100（℃．min）以下。
(c)發煙係數(CA)：將加熱期間所產生之煙收集於容積 2m3之集煙箱 中，並經攪拌均勻後，由吸引管以 1.5(L/min)流量吸入光量測定裝 置，而以所測得單位面積最大發煙量即為發煙係數(CA)。發煙量曲線所 出現之最大測值，用來表示發煙性(Smoke generation)。CA越大，發煙 量越大。在 CNS 6532 中規定，耐燃 3 級材料之 CA應在 120 以下，耐燃 2 級材料之 CA應在 60 以下。耐燃 2 級材料之 CA在 30 以下。
其中
I
0為加熱試驗開始時之光強度 來表示自熄性(Self-extinguish ability)。在 CNS 6532 中規定，餘焰 時間應該不超過 30 秒(tl＜30 秒)。2.基材試驗
此試驗法於裝修材料經表面試驗達到耐燃一級要求後，進一步探 討整體材料(基材)發熱性之評估。試體長寬各為 40±2 ㎜，以 CNS 146
〔鋼線〕所規定之線徑 0.5 ㎜以下之鋼線緊密紮結成 50±3 ㎜ 之高度。
當加熱爐之 2 個熱電偶所顯示之溫度分別在 750±10℃穩定 20 分鐘後，
迅速置入試材進行加熱試驗，加熱過程中試材每一面皆均勻受熱。爐 內任一熱電偶之最高溫為 810℃以下者，方為合格。
3.圓錐量熱儀試驗
ISO 5660 圓錐量熱儀標準測試方法，乃利用氧氣消耗原理，測試 裝修材料之表面著火性、發熱性（heat envolved）及煙危害（smoke developed）。試體受熱面為 100 ㎜×100 ㎜之正方形，一般以水平放 置，量測試體於設定輻射量下所釋放之總能量、試體之引燃時間、質 量損失率、煙濃度及 CO/CO2氣體產生率、有效燃燒熱、熱釋放率峰值 等。我國目前以訂定圓錐量熱儀之試驗法國家標準（CNS 14705），但 尚未以此試驗法判定壁裝材料之耐燃性。
圖 3-6 圓錐量熱儀示意圖
（資料來源：ISO 5660）
4.牆面火焰側向延燒試驗（LIFT）
此試驗法乃針對裝修材料測試其側向引燃性與延燒性。試體尺寸 為 155×800 ㎜，採垂直放置，並與輻射面板成 15°。測試中試件各部 位是暴露在不同熱通量下，熱通量梯度如表 3-9 與圖 3-7。
表 3-9 LIFT 之熱通量分佈校正 熱通量分佈較正
位置(mm) 50 150 250 350 450 550 650 750 標準值(kW/m2) 50.5 47.1 37.8 23.9 13.2 6.2 3.1 1.5
（資料來源：ISO 5658）
圖 3-7 LIFT 熱通量分佈曲線
熱通量曲線
0 10 20 30 40 50 60
0 100 200 300 400 500 600 700 800
熱通量分佈位置(mm) 熱通量 (kW/m2 )
（本研究整理）
試驗中觀察火焰到特定距離的時間，以得到火焰位移與時間的關 係。火焰延燒試驗結果可計算三個燃燒性參數：
(A)引燃熱量(Heat for Ignition)：
此參數是由「火焰前端到達試件 150 ㎜位置的時間」和「150 ㎜位 置上的熱通量」兩者相乘而得，由於後者為定值，因此當知道當火焰到 達 150 ㎜的時間越長，「引燃熱量」值越大，即越不易引燃。
(B)維持延燒熱量(Average Heat for Sustained Burning)：
此參數是將「火焰前端到達試件 150、200、250、300、350、400
㎜位置的時間」個別乘以「150、200、250、300、350、400 ㎜位置上的 熱通量」的乘積相加後平均而得，當此參數值越大，即表示此時材料需 較大的熱量才能維持延燒。
(C)熄滅臨界熱通量(Critical Heat Flux at Extinguishment)：
此參數的定義是火焰熄滅位置相對於熱通量曲線在此位置的熱通 量，此值越小，代表其延燒距離越長，及其越容易延燒。
圖 3-8 牆面火焰側項延燒試驗儀示意圖
（資料來源：ISO 5658）
5.房間火災試驗(Room Test)
此試驗使用氧氣消耗原理來量測材料在模擬之真實火場之放熱、
發煙及有毒氣體產生量。火災測試房間（如圖 3-9 所示）尺寸正面為 2.4m×2.4m，中央處設置 0.8×2m 之開口，縱深為 3.6m。測試之裝修材 料除地板外依實際設計置於內部各面後，以規定之引燃源引火燃燒（試 驗開始十分鐘淨熱輸出 100kW，後十分鐘淨熱輸出 300kW），並用攝影 機紀錄火勢成長過程。該測試中產生之燃燒產物，經由開口排出後被 吸入排氣系統中，在管道中經由取樣管進入氣體分析儀，分別可量測 O2、 CO2、 CO 等 氣 體 濃 度 ， 並 經 由 管 道 中 之 K-TYPE 熱 電 偶 及
bidirectal pitot tube 推算排氣管中之流量，如此可計算經由房間門 口排出之熱釋放率與燃燒之氣體產生率。
圖 3-9 房間火災試驗示意圖
（資料來源：ISO 9705）