單材耐燃測試儀之實驗結果分析

在歐盟中，將建築物材料的防火性能區分為六個等級，由A 到 F，

其中 A 的等級最高、防火性能最好，屬於不燃材料；而 F 的等級最 低、防火性能最差。而A2/B、C 和 D 三個等級的材料測試則使用 SBI 單材耐燃測試儀(EN13823)來評定，所以 SBI 的使用範圍相當的廣 泛。單材耐燃測試儀提供 30.7±2.0kW 之丙烷熱源，在實驗時間皆為 20min 下，主要利用火災成長率(FIGRA0.2MJ)及總熱釋放率(THR600s) 來進行等級分類，如表3-7 所述。

表 3-7、歐盟使用 SBI 對建築材料(不含地板)遇火反應之分類標準 等 級 火 源 大 小 總 熱 釋 放 量

(THR6 0 0 s)

火 災 成 長 率 (FIGRA0 . 2 M J)

註

A2/B 30.7± 2 kW <7.5MJ <120W/s C 30.7± 2 kW <15MJ <250W/s D 30.7± 2 kW <750W/s

煙 產 生^{( 1 )} 火 焰 微 粒^{( 2 )}

-- 沒 有 規 定

1. s1=SMOGRA≤ 30 m²/s²且 TSP6 0 0 S≤ 50 m²；s2=SMOGRA≤ 180 m²/s²且 TSP6 0 0 s≤ 200 m²；s3=s1 或 s2 以 外 。

2. d0=在 600 秒 內 EN 13823 (SBI)測 試 中 沒 有 火 焰 微 粒 ； d1=在 600 秒 內 EN 13823 (SBI)測 試 中 沒 有 火 焰 微 粒 持 續 出 現 超 過 10 秒 ； d2=d0 或 d1 以 外 ； 在 EN ISO 11925-2 的 標 準 中 引 燃 紙 張 的 等 級 為 d2 級 。

SBI 為每 3 秒鐘儲存一次資料，在 t ＝ 0~120 秒的時間內為系統 在收集實驗環境基本資料，此段時間內不提供丙烷氣體，而當t＝120 秒時，提供輔助燃燒器丙烷氣體質量流率約為 647±50 mg/s，輔助燃 燒器通丙烷後立即產生火焰，提供約 30.7±2 kW 之熱量，等待 3 分

鐘(180 秒)，此時間為收集丙烷燃燒時之熱釋放率，而熱釋放率扣除 主燃燒器燃燒丙烷所產生之熱釋放率即為試體燃燒時所釋放出來之 熱釋放率。而 t＝300 秒時，主燃燒器啟動，提供丙烷氣體質量流率 為647±50 mg/s，燃燒試體直到試驗結束(t＝1560 秒；若實驗期間試 體發生破裂、崩塌或經操作人員判斷會阻礙主燃燒器提供熱量時，可 立即停止實驗)。

圖 3-13 為燃燒紙蜂巢－庫板之熱釋放率與時間之關係圖，由以 紙蜂巢－庫板第一組實驗為例，t＝0~300 秒是收集實驗環境資料及燃 燒丙烷熱值，所以此時間內沒有熱釋放率，而t＝300~1560 秒隨著丙 烷火源燃燒試體，紙蜂巢－庫板初期的熱釋放率是相當低的，約2kW 左右，雖然隨著時間的增加熱釋放率有增加的趨勢，但成長的速度是 有限的，在實驗結束後其熱釋放率最高約為5.3kW，雖然紙蜂巢－素 材的熱釋放率是偏高的(CONE 之實驗結果，如表 3-3 所示)，但由於 芯材有鋼板的保護，使其能提高其防火性能，而三組紙蜂巢－庫板之 平均值如表3-8 所示，熱釋放率只有 3.1kW，而總熱釋放率(THR_600s) 僅有 0.53MJ、火災成長率(FIGRA0.2MJ)未達到 FIGRA0.2MJ 之換算標 準，因此紙蜂巢－庫板符合歐盟A2/B 等級。而陶瓷紙蜂巢－庫板的 燃燒模式是相當類似於紙蜂巢－庫板，皆有鋼板保護再加上陶瓷紙蜂 巢－素材是耐燃性佳，因此陶瓷紙蜂巢－庫板亦附合歐盟A2/B 級。

在 PU－庫板方面，從圖 3-15 的實驗中發現 PU－庫板較前兩種 建材之相對熱釋放率峰值高上許多，而從表 3-8 中可得知 PU－庫板 平均之熱釋放率峰值；再由圖 3-15 之熱釋放率與時間之關係圖進行 觀察，發現在 t＝300 秒後(主燃燒器點火)，火焰接觸到 PU－庫板即 產生熱釋放率，熱釋放率峰值約為15kW 左右，接下來由於鋼板持維 傳熱到未燃燒的部份導致又有明顯的熱釋放率產生，t = 800 ~1500 秒 之間，最大之熱釋放率亦達到15kW 左右，而第二次及第三次的實驗 過程亦是相當類似地，而三組實驗之本均熱釋放率峰值為13.83kW，

雖然 PU－庫板有鋼板阻隔熱源直接接觸芯材，但芯材的耐熱性相當 的差，所以使熱釋放率、總熱釋放率及火災成長率皆明顯高於紙蜂巢

－庫板與陶瓷紙蜂巢－庫板，但 PU－庫板的總熱釋放率及火災成長 率皆在A2/B 等級的範圍內，因此 PU－庫板亦是符合 A2/B 級。而燃 燒所產生之煙有濃濃的刺鼻味，所以建議庫板除非必要下，盡量不要 選PU 當成芯材。

在14.5mm 耐燃合板方面，從 t = 300 秒開始，熱釋放率皆有緩慢 向上的趨勢，主要是14.5mm 耐燃合板有加入磷系的阻燃劑，因此能 有效的阻止火焰延燃，所以燃燒時的延燃情形是較緩慢地，從圖 3-16 中，可觀察出其熱釋放率是呈現緩慢的增加，而三組之平均總熱釋放 率及火災成長率皆在 A2/B 等級限制內，因此 14.5mm 耐燃合板亦符 合A2/B 等級

由圖3-17 可發現，3.6 mm 耐燃合板之熱釋放率皆較前幾種建材 之相對熱釋放率峰值高上許多，而從表3-8 中可得知合板平均之熱釋 放率峰值為23.5kW；再由圖 3-7(a)之相對熱釋放率與時間之關係圖來 觀察，發現在t＝300 秒後(主燃燒器點火)，熱釋放率即迅速增加，使 熱釋放率之曲線迅速上升出現第一個峰值，熱釋放率約為 21kW 左 右，接下來由於試體被燃穿所以產生第二個峰值，熱釋放率約為18kW 左右。雖然 3.6mm 耐燃合板亦有添加磷系的阻燃劑，但阻燃劑添加 的方式為浸泡式，而 3.6mm 耐燃合板由於厚度太薄，材料內部無法 吸收太多的阻燃劑，因此相對於 14.5mm 耐燃合板而言阻燃效果相當 有限，三組實驗之本均熱釋放率為23.57kW，其總熱釋放率雖然低於 7.5MJ，但由於火災成長率超出 120W/s，為 143.8W/s，因此 3.6mm 耐燃合板的耐燃等級為C 級。

由圖3-18 可看出 3 組 PVC 硬質發泡板實驗時，材料受熱燃燒的 情形，由圖中可明顯觀察出，當試體受丙烷熱源經過100 至 500 秒(實 驗時間t = 400 至 800 秒)熱釋放率明顯會由正值轉變成負值，其火災

成長率與總熱釋放率各別為 157.3kW 與 4.27MJ，由於火災成長率超

率超出 50m²，其總煙產生率為 73.53m²，小於 200m²，因此符合 s2 之要求。而 PU－庫板及 PVC 硬質發泡板則明顯超出 s2 的要求，所 以為s3 級，顯示聚合物之發煙量較高於兩種合板。但因盟歐對於 SBI 的等級判定標準上並沒有規定煙的部份，因此在煙方面的結果並不會 影響到材料的等級。

表 3-9、單材耐燃測試儀之試驗結果(續) 材 料 名 稱 等 級 煙 產 生 火 焰 微 粒

紙 蜂 巢 － 庫 板 A2/B s2 d0 陶 瓷 紙 蜂 巢 － 庫

板

A2/B s1 d0

PU－ 庫 板 A2/B s3 d0

14.5mm 耐 燃 合 板 A2/B s1 d0

3.6mm 耐 燃 合 板 C s2 d1

PVC 硬 質 發 泡 板 C s3 d0