第三章 結果與討論
第一節 圓錐量熱儀之實驗結果
根據日本現行對圓錐量熱儀之標準來進行材料的等級分類，其分 類標準如表3-2 所示，在火源大小為 50kW/m2下，利用時間所達到的 熱釋放率峰值及總熱釋放率來進行等級判斷，實驗時間依據等級可分 為一、二及三級，其實驗時間各別為1200、600 及 300 秒，在三個等 級之熱釋放率峰值皆要小於 200 kW/m2、總熱釋放率皆要小於 8 MJ/m2。
表 3-2、日本現行之分類標準 等 級 火 源 大 小 測 試 時 間 最 大 熱 釋 放 率
(peak of HRR)
總 熱 釋 放 量(THR) 一 50kW/m2 1200 s ≤ 200 kW/m2 ≤ 8 MJ/m2 二 50kW/m2 600 s ≤ 200 kW/m2 ≤ 8 MJ/m2 三 50kW/m2 300 s ≤ 200 kW/m2 ≤ 8 MJ/m2
表6 為三次實驗之平均數值，由 12 種材料之實驗結果中發現 PU
－庫板、14.5mm 耐燃合板、3.6mm 耐燃合板、PVC 硬質發泡板、PU
－素材及漆磨除鋼板加工業用黏著劑(AU329)會被引燃，圖 3-3、3-4、
3-5、3-6、3-9 及 3-12 分別為他們熱釋放率與時間之關係圖，接下來 先以會被引燃的材料進行討論。
在會被引燃之材料中以 PU－庫板最為特別，由於庫板結構主要 由上下兩層之烤漆鋼板與中間芯材黏合而成，因此 50kW/m2 之輻射 熱源加熱材料表面之烤漆鋼板，表面黃色烤漆部份將由原本的黃色轉 變為灰色，並現 裂的情形，此情形亦可在紙蜂巢－庫板、陶瓷紙蜂 巢－庫板及鋼板－黃色烤漆的實驗中觀察出。隨著加熱時間增加，在 t = 118s 時 PU－庫板被引燃，並產生黑色濃煙，而實驗後烤漆鋼板表
面由黃色轉變為灰色，並有 裂狀，PU 芯材由原本淡黃色變成焦黑 狀，而加熱亦使鋼板與芯材之間黏著劑被燃燒掉，因此實驗後 PU－
庫板被分割成上下鋼板兩個部份。庫板之鋼板保護著中間的芯材，使 庫板防火效果較佳，但在t = 118 秒時材料仍然被引燃，主要原因是 鋼板雖然可以阻隔50kW/m2 (約 750oC)之輻射熱源直接照射到 PU 芯 材，但 PU 十分易燃，加上鋼材的斷熱性較差，因此 PU－庫板不會 立即被引燃(PU－素材之引燃時間為 4.33 秒)，但在 t = 118 秒時材料 仍然會被引燃。而PU－庫板之熱釋放率峰值在 t = 153 秒左右發生，
如圖3-3，熱釋放率為 212.9kW/m2、總熱釋放率在t = 300s 時已達到 17.62MJ/m2，兩者皆超出日本現行分類標準之限制，所以材料耐燃等 級為級外(不合格)。
14.5mm 耐燃合板及 3.6mm 耐燃合板為添加磷系阻燃劑之合板，
由圖3-4 中可觀察出 14.5mm 耐燃合板於燃燒時熱釋放率的變化，由 圖中可以看出試體受熱後，熱釋放率隨之增加，雖然增加幅度非常的 緩慢，但在 t = 300 秒時其總熱釋放量已經達到 6.11MJ/m2，接近 8MJ/m2的限制，如果t = 600 秒，其總熱釋放量則超出 8 MJ/m2許多，
因此14.5mm 耐燃合板僅符合耐燃三級；3.6 mm 耐燃合板受熱後的熱 釋放率與時間歷程圖如圖3-5 所示，由圖中可觀察出當試體受熱被引 燃之後，熱釋放率迅速的上升達到熱釋放率之峰值，熱釋放率超出 200kW/m2，經 300 秒後，總熱釋放量就已經超出耐燃三級的範圍，
因此3.6 mm 耐燃合板之耐燃等級為級外，此情形主要與合板的厚度 有關，由於阻燃劑的添加方式為浸泡式，所以試體厚度越厚，阻燃劑 的含量越多，試體則越不易引燃，因此14.5mm 耐燃合板不易被燒穿，
而3.6mm 耐燃合板則較容易被燒穿，當 3.6mm 耐燃合板被燒穿之後，
未被燃燒的材料暴露於輻射熱下迅速裂解產生可燃氣體，當可燃氣體 達到一定濃度時，試體即被引燃並釋放出熱量，所以 3.6mm 耐燃合 板在阻燃劑含量不多的情形下，經 t = 300 秒後總熱釋放率已超出 8
MJ/m2的限制了。
PVC 硬質發泡板為高分子材料，耐熱性不佳，且燃燒時所產生 之煙濃度很大並含有毒性，其熱釋放率與時間之關係圖為圖 3-6，從 圖中可明顯看出，PVC 硬質發泡板受熱後迅速被引燃，產生的煙由 白色迅速轉為黑色，材料的外觀迅速收縮變形，熱釋放率亦迅速的上 升到熱釋放率峰值，而燃燒後之材料呈現焦黑狀，三組實驗之平均熱 釋放率峰值為263.3kW/m2，已超出200kW/m2的限制值，因此此材料 之耐燃等級為級外。
而 PU－素材則更容易就被引燃，當試體被放進加熱位置時即產 生黑色的煙，t = 4.33s 時 PU－素材即被引燃，同時產生大量的黑煙，
而黃色塊狀之PU 在燃燒後只剩下焦黑的物質，在實驗時間 t = 300s 時熱釋放率峰值及總熱釋放率皆超出材料的判定標準，因此此材料耐 燃等級亦為級外。
而漆磨除鋼板加工業用黏著劑(AU329)雖然被引燃，但由於黏著 劑只有薄薄一層，因此火焰發生的時間是很短的，熱釋放率峰值很快 的發生(t = 22 秒峰值達到 171 kW/m2)，當表面黏著劑燃燒完之後熱釋 放率即迅速下降，在實驗時間為 t = 1200 秒，其總熱釋放率為 4.13MJ/m2，因此符合耐燃一級之標準。
紙蜂巢－庫板與陶瓷紙蜂巢－庫板的燃燒模式則類似於 PU－庫 板，實驗開始鋼板表面黃色烤漆受熱後烤漆會出現 裂的情形，而不 同的地方在於，紙蜂巢－庫板與陶瓷紙蜂巢－庫板的芯材不會像 PU
－庫板會被引燃，實驗完成後同樣有黏著劑燒掉而使上下層鋼板分離 的情形。而紙蜂巢與陶瓷紙蜂巢在受熱後並不會被引燃，此可以從紙 蜂巢－素材與陶瓷紙蜂巢－素材之引燃時間看出，而其熱釋放率峰值 分 別 為 6.06kW/m2 與 7.40kW/m2， 總 熱 釋 放 率 也 只 有 2.95 與 3.69MJ/m2，明顯優於素材的燃燒熱釋放率，所以此兩種材料皆符合 耐燃一級，而主要原因為庫板上下層之鋼板阻隔熱源直接對芯材加
熱。由這三種庫板的實驗結果可發現，燃燒結果受芯材的材料性質而 影響，在本研究中芯材若是會被引燃的材料則引燃時間會有延遲的效 果，若芯材不會被引燃則組合成庫板後會有較佳的防火性能。
而其餘材料中除紙蜂巢－素材之外皆符合一級之標準，實驗數據 如表3-3 所示，紙蜂巢－素材雖然不會被引燃，可是實驗開始後材料 由原本白色迅速的轉換成黑色，熱釋放率與時間關係圖如圖 3-7 所 示，t = 0 ~ 300 秒之間熱釋放率皆維持在 20kW/m2以上，平均180 秒 之熱釋放率達到 39.63kW/m2，表示每秒鐘之熱釋放率比其它材料要 高，總熱釋放率在t = 300 秒時已達到 10.65MJ/m2，因此耐燃等級為 級外。在陶瓷紙蜂巢－素材方面，實驗前材料為白色，而實驗後變為 咖啡色，而實驗過程中產生的煙較少，而燃燒前後的外形亦沒有太大 的變化，再從圖3-8 熱釋放率與時間關係圖中可以發現，t = 0 ~ 100 秒之間熱釋放率從最大 30kW/m2迅速的下降到 10kW/m2以下，平均 180s 之熱釋放率約為 16kW/m2，總熱釋放率在 t = 1200 秒時為 4.44MJ/m2，因此符合耐燃一級之標準。
而在鋼板－黃色烤漆與鋼板－未烤漆之實驗中，有烤漆之材料在 燃燒後，表面的漆會有 裂的情形，鋼板－黃色烤漆即為庫板上下兩 層之烤漆鋼板，因此，漆會 裂之情形亦會在庫板的實驗中出現，而 此兩種材料的熱釋放率峰值皆低於 10kW/m2，總熱釋放量遠低於 8MJ/m2，因此符合耐燃一級之規定。
表3-3、圓錐量熱儀之試驗結果