第三章 結果與討論
第五節 實驗結果比對與分析
3.5.2 單材耐燃測試儀
3.5.2.1 單材耐燃測試儀與表面試驗之相關性
圖 3-109(a)、3-109(b)為單材耐燃測試儀之總熱釋放率(THR600s) 與表面試驗之超過標準溫度曲線之溫度時間面積(tdθ)的相關圖，由圖 中亦可觀察出類似於圓錐量熱儀之平均 180s 熱釋放率與表面試驗之 超過標準溫度曲線之溫度時間面積的關係圖的情況，同樣都是受到 PU－庫板的影響，而導致其相關性相當的差，其 R2=0.363；在不考 慮PU－庫板時其相關係數也僅僅只有 0.424。此亦表示單材耐燃測試 儀與表面試驗的燃燒模式有很大的差異。
圖109 為單材耐燃測試儀之平均 60s 最大煙產生率(SPRav_60s(max)) 與表面試驗之每單位面積的發煙係數(CA)的相關圖，由圖中亦可發現 兩實驗的煙相關性是相當的差，R2=0.035。
3.5.2.2 單材耐燃測試儀與火災房間測試之相關性
圖3-111(a)為單材耐燃測試儀與火災房間測試之火災成長率之相 關性比較圖，由圖中可發現兩者的相關性不大，R2 = 0.267 要亦是受 到PVC 硬質發泡板加熱後材料會軟化的影響，因此在不考慮 PVC 硬 質發泡板後，兩者的相關性僅提升至0.415。本研究中特別在 ISO9705 之實驗中減少一面牆壁，使內裝較近似於SBI 之角落燃燒情形，但實 驗結果發現，兩者之間的相關性並沒有因此變好，主要原因有可能 是，在大尺寸的火災房間內，天花板亦有裝修，此有別於SBI 之角落 燃燒方式，因此兩者的相關性並沒有變的更好；另外，在空間效應的 影響下亦可能使相關性變的更差。
3.5.3 四種實驗之分類等級
下表為材料進行實驗後按照各個分類等級進行分級之結果，由表 3-22 可知，CNS6532 對於材料等級的判定較為嚴格，接著為 CONE，
第三為ISO9705，而 SBI 最為寬鬆。
表3-22、實驗之分類等級綜合整理表
材料名稱 CONE CNS6532 SBI ISO9705
紙蜂巢－庫板 一 二 A2/B B
陶瓷紙蜂巢－庫板 一 二 A2/B B
PU－庫板 級外 二 A2/B C
14.5mm 耐燃合板 三 三 A2/B C
3.6mm 耐燃合板 級外 級外 C C
PVC 硬質發泡板 級外 級外 C C
紙蜂巢－素材 級外 級外 -- --
陶瓷紙蜂巢－素材 一 級外 -- --
PU－素材 級外 級外 -- --
鋼板－黃色烤漆 一 一 -- --
鋼板－漆磨除 一 一 -- --
漆磨除鋼板加工業
用黏著劑－AU329 一 二 -- --
-- 為未進行實驗
第六節 傳立葉轉換紅外線
光譜儀之結果
在材料煙毒研究上，本研究是利用傳立葉紅外線轉換紅外線光譜 儀(FTIR)配合 CONE 進行材料燃燒時即時產生煙是否具有毒性，而連 接的方式是在 CONE 的集煙管中連接一可加熱的管子之一端，管子 另一端則連接FTIR 的主體進行煙的毒性分析，接著再藉由另一管子 將燃燒後的煙排出，而傳輸煙的管子與FTIR 主體為能加熱至 175oC，
以防止燃燒後的煙覆著於管壁或FTIR 分析主體上。
傳立葉紅外線轉換紅外線光譜儀(FTIR)在定量上主要可分析 HCl、CO、NO 及 SO2 共四種物質，而定性上只要是資料庫內有的物 質即可進行分析比對，在資料庫內共有4814 筆物質，由於 FTIR 主要 是配合CONE 進行實驗，再將燃燒後的氣體抽至 FTIR 進行分析，由 於CONE 之實驗時間不盡相同，有 20、10 及 5 分鐘，最短的實驗時 間為5 分鐘，所以本研究將取實驗前 5 分鐘之數據進行分析，其 6 種 材料之 1 至 5 分鐘的 FTIR 分析圖譜如圖 3-112~3-117 所示，由圖中 進行定量及定性的分析，其實驗結果如表 3-23 所示，由表中可明顯 發現在定量方面，6 種材料皆產生 CO，在紙蜂巢板－庫板與陶瓷紙 蜂巢－庫板在 CONE 的實驗中，其兩者的燃燒模式是很類似的，於 實驗中皆未被引燃，在煙毒分析的結果中，如表3-23 所示，實驗從 1 至5 分鐘其 CO 的產生量皆低於 20ppm。在 PU－庫板的煙毒分析中，
在t = 1 分鐘時僅僅產生 6.28ppm 之 CO，而在 t = 2 分鐘時，CO 速迅 的增加，並在t = 3 分鐘時產生最多的 CO，為 192.88ppm，接著隨著 時間的增加CO 的產生有降低的情形，而 PU 在溫度 160~180oC 容易 熱分解，而這情形亦可從 CONE 的實驗中觀察出，在 CONE 的實驗 中 PU－庫板被引燃的時間平均約為 118 秒，而引燃亦代表著，可燃 氣體的濃度已達到引燃產生火焰的須求，再與空氣混合而產生火焰，
所以在材料被引燃可燃氣體濃度較高的情形下CO 產生量亦有較多，
而在3 分鐘時，達到最大值，之後隨著材料已被燃完，而使 CO 量迅
速的降低，在上述的三種庫板材料由於在表面有烤漆鋼板的保護因此 CO 的產生有較少的情形，但由於 PU－庫板十分易燃因此產生的 CO 值較紙蜂巢板－庫板與陶瓷紙蜂巢－庫板多。
而且在3.6mm 與 14.5mm 耐燃合板的實驗中，兩者在 1 至 5 分鐘 煙毒分析的變化情形相當類似，兩個材料均有隨著時間的增加而 CO 值隨之增加的趨勢，表示兩合板皆有隨著時間的增加，在氧氣供應不 足的情況下，不充分的燃燒使 CO 值持續的增加，如表 3-21 所示，
3.6mm 耐燃合板在 1 分鐘時產生 98.78ppm 之 CO，t = 2 分鐘產生 86.75 ppm，t = 3 分鐘時產生 176.49ppm，t = 4 分鐘時產生 262.49ppm，而 t = 5 分鐘時則產生 306.72ppm 之 CO；而 14.5mm 耐燃合板則亦是在 t = 1 分鐘時產生較少的 CO 值，而隨著時間增加 t = 5 分鐘時達到最 大值，CO = 313.96ppm，兩材料會有相類似的情形主要是兩材料成份 是一樣的，且在 CONE 的實驗中其燃燒模式亦是相當類似，兩者皆 在20 多秒時被引燃，因此在 FTIR 中有類似的結果。
而在PVC 硬質發泡板的煙毒分析中，PVC 在加熱到 190oC 時易 發生裂解，在 CONE 的實驗中發現此材料相當的易燃(平均引燃時間 約為16s)，而 CONE 的加熱器燃燒約為 750oC，明顯高於材料的裂解 溫度，所以在實驗初期就產生了大量的 CO，顯示剛開始燃燒時就有 燃燒不完全的情形，之後隨著材料被燃燒掉，而使CO 值有明顯下降 的趨勢，其變化情形由t = 1 分鐘產生 535.70ppm 最多，到 t = 5 分鐘 產生61.44ppm 最少。
基於以上之定量分析，在FTIR 配合 CONE 進行材料燃燒時煙毒 性之實驗，發現當 CONE 實驗中材料被引燃時會使燃燒後氣體中的 CO 值隨之增加，如圖 3-118 所示，而圖中的圓點為在 CONE 實驗中 材料被引燃的時間。
而在定性部份，6 種材料皆分析出析有燃燒時含有 CO2 及 H2O。
在此部份的分析，一般材料燃燒時皆會有NO 產生，但在本實驗分析
確無法分析出NO，其可能原因為：一、由於 CONE 燃燒時的煙收集 情形有別於一般累積式的分析，其主要煙收集是採流動式以達到即時 偵測的效果，但在材料產生NO 量不多的情形下，所以無法作到偵測 出物質的效果；二、在定量方面須要製作檢量線，所以必須以相同物 質不同濃度至少進行兩次以上之偵測(越多次越準)，以求得檢量線，
而工研院之檢量線的範圍僅在，因此在材料燃燒濃度過低的情形下，
亦無法分析出材料的定量濃度。三、由於燃燒時會有水份的產生，而 水 份 的 波 長 (H2O) 範 圍 非 常 的 廣 ， 其 介 於 1300~2000 及 3500~3900(Wavenumber, cm-1)之間，因此會影響到分析的結果。而基 於上述三個原因，將導致無法完全分析出燃燒的煙所含成份。
表 3-23、FTIR 之實驗結果
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
0 200 400 600 800 1000 1200
HRR (kW/m2)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
HRRav_30s (kW)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
HRRav_30s (kW)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
HRRav_30s (kW)
0
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
HRRav_30s (kW)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
HRRav_30s (kW)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
HRRav_30s (kW)
-40
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
SPRav_60 (m2/s)
0.0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
SPRav_60 (m2/s)
0.0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
SPRav_60 (m2/s)
0.0
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
SPRav_60 (m2/s)
0.0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
SPRav_60 (m2/s)
0.0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
SPRav_60 (m2/s)
0.0
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (o C)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
CO concentration (%)
0.0
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
CO2 concentration (%)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Instantaneous rate of smoke (m2 /s)
0.0
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Heat Flux (kW/m2 )
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Heat Flux (kW/m2)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Heat Flux (kW/m2)
0
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Heat Flux (kW/m2)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Heat Flux (kW/m2)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Heat Flux (kW/m2)
0
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Heat Flux (kW/m)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Heat Flux (kW/m2)
0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
Time (s)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
0 200 400 600 800 1000 1200 1400
Temperature (oC)
圖 3-100、 垂 直 延 燒 之 燃 燒 過 程 圖 (每 6 秒 鐘 )(14.5mm 耐 燃 合 板 )
創新建材防火及煙毒性能研究(2/2)
134
圖 3-101、 水 平 延 燒 之 燃 燒 過 程 圖 (每 6 秒 鐘 ) (陶 瓷 紙 蜂 巢 － 庫 板 )
135 第三章結果與討論
圖 3-102、 紙 蜂 巢 － 庫 板 之 燃 燒 過 程 圖 (每 60 秒 鐘 )
創新建材防火及煙毒性能研究(2/2)
136
圖 3-103、 陶 瓷 紙 蜂 巢 － 庫 板 之 燃 燒 過 程 圖 (每 60 秒 鐘 )
137 第三章結果與討論
圖 3-104、 3.6mm 耐 燃 合 板 之 燃 燒 過 程 圖 (每 60 秒 鐘 )
創新建材防火及煙毒性能研究(2/2)
138
圖 3-105、 14.5mm 耐 燃 合 板 之 燃 燒 過 程 圖 (每 60 秒 鐘 )
139 第三章結果與討論
y = 10.738 + 1.912x R2 = 0.390
CONE-HRRav_180s(kW/m2)
0 20 40 60 80 100
CONE-HRRav_180s(kW/m2)
0 20 40 60 80 100
y = 53.317+0.104x R2 = 0.425
CONE-FIGRA (W/s)
0 200 400 600 800 1000 1200
SBI-FIGRA (W/s)
y = 802.01+0.035x R2 = 0.002
CONE-FIGRA (W/s)
0 200 400 600 800 1000 1200
ISO9705-FIGRA (W/s)
CONE vs ISO9705 Plot 1 Regr
y = 639.77+7.9x R2 = 0.284
y = -35.746 + 36.304x R2 = 0.363
SBI-THR600s (MJ)
0 1 2 3 4 5 6
Surface test - tdθ (o C min)
0
SBI-THR600s (MJ)
0 1 2 3 4 5 6
Surface test - tdθ (o C min)
0
y = -6.521+97.706x R2 = 0.632
SBI-SPRav_60(max)(m2/s)
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
y = 601.02+2.829x R2 = 0.267
y = 555.61+4.442x R2 = 0.415
SBI-FIGRA (W/s)
0 20 40 60 80 100 120 140 160
ISO9705-FIGRA (W/s)
400 600 800 1000 1200 1400 1600
M03 M04
M05
圖 3-111(b)、 單 材 耐 燃 測 試 儀 之 火 災 成 長 率 與 火 災 房 間 測 試 之 火 災 成 長 率 之 相 關 圖
圖 3-112、 紙 蜂 巢 -庫 板 之 FTIR 之 實 驗 結 果
M01：紙蜂巢－庫板 M02：陶瓷紙蜂巢－庫板 M03：PU－庫板
M04：14.5mm 耐燃合板 M05：3.6mm 耐燃合板
圖 3-113、 陶 瓷 紙 蜂 巢 -庫 板 之 FTIR 之 實 驗 結 果
圖 3-114、 PU-庫 板 之 FTIR 之 實 驗 結 果
圖 3-115、 3.6mm 耐 燃 合 板 之 FTIR 之 實 驗 結 果
圖 3-116、 14.5mm 耐 燃 合 板 之 FTIR 之 實 驗 結 果
圖 3-117、 PVC 硬 質 發 泡 板 之 FTIR 之 實 驗 結 果
圖 3-118、 材 料 於 CONE 中 被 引 燃 與 CO 之 關 係 圖 (圖 中 的 圓 點 為 在 CONE 實 驗 中 材 料 被 引 燃 的 時 間 )
Time (s)
0 50 100 150 200 250 300 350
CO (ppm)
0 100 200 300 400 500 600
紙蜂巢-庫板 陶瓷紙蜂巢-庫板 PU-庫板 3.6mm合板 14.5mm合板 PVC硬質發泡板